如果不使用 minicom 打开一次，则无法从串口读取

Question

我已经在 C 中实现了从串行端口的阻塞读取。我的目标是在新数据到达之前进行阻塞读取。

下面是我实现串行伪对象的方式(为了代码更清晰，我删除了多线程保护)。

typedef struct
{
    int fd;
    se_serial_speed_t speed;
    se_serial_parity_t parity;
    bool flow_control;
}se_serial_t;

int se_serial_constructor(se_serial_t** self, char* serial_port)
{
    int fd;

    if(NULL != *self)
    {
        return ERR_NNULL_PTR;
    }
    else if(0 != access(serial_port, F_OK))
    {
        ERRNO("Serial port is not available");
        return ERR_ILLEGAL_PARAM;
    }
    else
    {
        if(-1 == (fd = open(serial_port, O_RDWR | O_NOCTTY)))
        {
            ERRNO("Error opening %s in rw mode", serial_port);
            return ERR_OFILE_FAIL;
        }
        else if(NULL == (*self = malloc(sizeof(se_serial_t))))
        {
            ERROR("Error allocating memory for Serial");
            return ERR_MALLOC_FAIL;
        }
        (*self)->fd = fd;
    }
    return ERR_OK;
}

int se_serial_configure_interface(se_serial_t* self, se_serial_speed_t speed, se_serial_parity_t parity, bool flow_control)
{
    struct termios options;

    if(NULL == self)
    {
        return ERR_NULL_PTR;
    }
    else
    {
        if(0 != tcgetattr(self->fd,  &options))
        {
            ERRNO("Unable to get serial port current configuration");
        }
        if(0 != cfsetospeed(&options, speed))
        {
            ERRNO("Unable to set serial port output speed");
        }
        if(0 != cfsetispeed(&options, speed))
        {
            ERRNO("Unable to set serial port input speed");
        }

        switch(parity)
        {
        case SE_SERIAL_PARITY_8N1:
            options.c_cflag &= ~PARENB;
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
            options.c_cflag &= ~CSIZE;
            options.c_cflag |= CS8;
            break;
        case SE_SERIAL_PARITY_7E1:
            options.c_cflag |= PARENB;
            options.c_cflag &= ~PARODD;
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
            options.c_cflag &= ~CSIZE;
            options.c_cflag |= CS7;
            break;
        case SE_SERIAL_PARITY_7O1:
            options.c_cflag |= PARENB;
            options.c_cflag |= PARODD;
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
            options.c_cflag &= ~CSIZE;
            options.c_cflag |= CS7;
            break;
        case SE_SERIAL_PARITY_7S1:
            options.c_cflag &= ~PARENB;
            options.c_cflag &= ~CSTOPB;
            options.c_cflag &= ~CSIZE;
            options.c_cflag |= CS8;
            break;
        default:
            WARNING("Unable to set serial port parity");
            break;
        }

        if(flow_control)
            options.c_cflag |= CRTSCTS;
        else
            options.c_cflag &= ~CRTSCTS;

        options.c_cc[VMIN] = 1;
        options.c_cc[VTIME] = 0;

        if(0 != tcsetattr(self->fd, TCSANOW, &options))
        {
            ERRNO("Error configuring serial port");
            return ERR_SERIAL_CONF_FAIL;
        }
        self->speed = speed;
        self->parity = parity;
        self->flow_control = flow_control;
    }
    return ERR_OK;
}

int se_serial_read(se_serial_t* self, uint8_t* buffer, int size)
{
    int bytes_read = 0;
    int ret;

    if(NULL == self)
    {
        return ERR_NULL_PTR;
    }
    else
    {
        while(bytes_read < size)
        {
            if(0 > (ret = read(self->fd, &(buffer[bytes_read]), size - bytes_read)))
            {
                ERROR("Error reading from %s : %d\n", self->serial_port, ret);
                return ERR_RFILE_FAIL;
            }
            bytes_read += ret;
        }
        size = bytes_read;
    }

    return size;
}

与我通信的设备在启动后每秒发送一个 11 字节的帧。

所以我在初始化串行端口后无限循环接收帧，然后打印它们。

se_serial_t* serial = NULL;
uint8_t buffer[1024] = {0};
int ret = 0;
int i;

if(0 > (ret = se_serial_constructor(&serial, "/dev/ttyUSB0")))
{
    ERROR("Error creating serial : %d", ret);
    return ERR_SERIAL_CREATION_FAIL;
}
else if(0 > (ret = se_serial_configure_interface(serial, SE_SERIAL_SPEED_B115200, SE_SERIAL_PARITY_8N1, false)))
{
    ERROR("Error configuring serial interface : %d", ret);
    return ERR_SERIAL_CONFIG_FAIL;
}

while(1)
{
    if(0 > (ret = se_serial_read(serial, buffer, 11)))
    {
        ERROR("Error reading from serial : %d", ret);
        return ret;
    }
    else
    {
        for(i=0;i<ret;i++)
        {
            printf("%02x ", buffer[i]);
        }
        printf("\n");
    }
}

我得到的结果很奇怪，即使我知道设备正在发送帧，读取也会永远阻塞。

但是，如果我用另一个程序(如 minicom)打开端口，我可以接收其中的帧。使用 minicom 打开端口并退出后，我的程序运行良好，直到下次重新启动计算机。

如果我重启设备，代码会阻塞，直到它开始发送帧并正常接收它们。

我还尝试了 Raspberry Pi 3 以确保它不是我笔记本电脑上的配置问题，但我得到了相同的结果。

有人知道我为什么会出现这种行为吗？

Answer 1

What is strange with the result I get is that the read blocks forever even if I know that the device is sending frames.
...
Once the port has been opened using minicom and that I have exited it, my program works well until next reboot of my computer.

一点都不奇怪。
这清楚地表明您的程序对串行终端的初始化不完整，并且取决于预先存在的初始化是否合适。
(顺便说一句，“奇怪” 是一种基于意见的描述，不传达任何有助于调试的技术信息。)

系统启动后，串行终端的默认模式通常是规范模式(用于传输文本)。
因此，串行终端的(无意的)规范 read() 将阻塞，直到遇到行终止字符(例如换行符或 0x0A)。
如果源从不发送任何行终止字符，您的程序将永远阻塞。
您可以使用 stty -F/dev/ttyUSB0 -a 命令确认这一点，并发现 icanon 属性前面没有连字符。

Minicom 将串行终端配置为非规范模式，这是您的程序显然也希望串行终端在其中运行的模式。
然而，您的程序仅配置波特率、帧和流量控制的 termios 参数。
它缺少串行终端可靠操作的几个重要术语。

如果您的程序需要非规范模式，那么它必须显式配置该模式，而不是依赖于预先存在的配置。
由于还应为非规范模式设置或清除许多其他相关属性，宏 cfmakeraw() 是对您的代码进行最简单的编辑。
插入

cfmakeraw(&options);

在您的波特率和“奇偶校验”配置之间。
请注意，如果数据不完全是 ASCII 文本，则使用 7 位数据帧可能会导致损坏，因此在您的程序中支持这三种模式是不协调的。

另一个显着遗漏是启用接收器和设置本地模式:

options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);

---

The device I'm communicating with send a frame of 11 bytes

顺便说一句，您在串行终端的上下文中使用“frame” 是不合适的。在异步串行通信中，每个字符或字节都是成帧的。您对 “框架” 的引用称为消息、数据包或数据报更合适。