如何使用 C 在运行时更改串行端口的波特率？

Question

我使用 Debian 9 LXDE 为基于 aarch64 的 SoC (Rockchip RK3399) 编写了一些 C 代码，用于从 GPS 模块接收数据。 GPS 模块连接到我的 SoC 中的 "ttyS4" 端口。我创建了一个 pthread 来接收来自 GPS 模块的数据。我正在使用 termios 库。所以我的流程如下：

• 初始化 UART 端口（波特率、奇偶校验、停止位等）。
• 创建一个线程来接收来自模块的数据。

现在我需要在从外部源接收波特率时更改 UART 的波特率。我能够接收到需要将其设置到端口的新波特率。

如何设置端口的新波特率？我应该pthread_exit()接收线程，初始化UART端口然后重新启动线程吗？

或者我应该关闭 fd 并使用新的波特率初始化 UART 端口而不退出线程？

或者有没有其他简单的方法或功能将UART设置为端口？

我的初始化代码：

int Gpsfd;
struct termios Gps_termios, Gps_old;
void GpsPortInit(void)
{
    char path[12] = "/dev/ttyS4";

    //open GSM_termios for tx/rx
    Gpsfd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (Gpsfd < 0)
        printf("port failed to open\n");

    //save current attributes
    tcgetattr(Gpsfd, &Gps_old);
    bzero(&Gps_termios, sizeof(Gps_termios));

    Gps_termios.c_cflag = CLOCAL | CREAD | CS8;

    if (!strcmp(g_sParameters.RS232BaudRate, "9600"))
    {
        Gps_termios.c_cflag |= B9600;
    }
    else if (!strcmp(g_sParameters.RS232BaudRate, "19200"))
    {
        Gps_termios.c_cflag |= B19200;
    }
    else if (!strcmp(g_sParameters.RS232BaudRate, "57600"))
    {
        Gps_termios.c_cflag |= B57600;
    }
    else if (!strcmp(g_sParameters.RS232BaudRate, "115200"))
    {
        Gps_termios.c_cflag |= B115200;
    }

    Gps_termios.c_iflag = IGNPAR;
    Gps_termios.c_oflag = 0;
    Gps_termios.c_lflag = 0;

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

    //clean the line and set the attributes
    tcflush(Gpsfd, TCIFLUSH);
    tcsetattr(Gpsfd, TCSANOW, &Gps_termios);
}

这是下面建议的波特率更改功能：

int set_baudrate(speed_t speed)
{
    //struct termios tty;

    if (tcgetattr(Gpsfd, &Gps_termios) < 0) {
        printf("Error from tcgetattr1: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    cfsetospeed(&Gps_termios, speed);
    cfsetispeed(&Gps_termios, speed);
    if (tcsetattr(Gpsfd, TCSANOW, &Gps_termios) != 0) {
        printf("Error from tcsetattr: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    tcflush(Gpsfd, TCIOFLUSH);  /* discard buffers */

    return 0;
}

我使用 GpsPortInit 初始化 UART 一次，然后如果我收到任何更改波特率的请求，我会使用 set_baudrate 进行更改。

Answer 1

如何设置端口的新波特率？

在 Linux 中，用户空间无法直接访问 UART 等硬件，因此您的程序只能使用串行终端和 termios API。
您使用 /dev/ttyS4（而不是名为 /dev/uart4 的设备节点）证实了这一点。

我应该 pthread_exit() 接收线程，初始化 UART 端口，然后重新启动线程吗？

没关系。
pthread 只是从 termios 缓冲区“读取”，而不是直接访问任何硬件。
但是，您的程序需要健壮并且能够处理可能出现的错误消息。

或者我应该关闭 fd 并使用新的波特率初始化 UART 端口而不退出线程？

关闭文件描述符会拒绝您的程序进一步访问串行终端，所以这没有意义。
用户空间无法直接访问 UART 等硬件，因此您的程序只能使用 termios API。

或者有没有其他简单的方法或功能将UART设置为端口？

使用 termios API 改变串口终端的波特率，例如：

int set_baudrate(int fd, speed_t speed)
{
    struct termios tty;
    int rc1, rc2;

    if (tcgetattr(fd, &tty) < 0) {
        printf("Error from tcgetattr: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    rc1 = cfsetospeed(&tty, speed);
    rc2 = cfsetispeed(&tty, speed);
    if ((rc1 | rc2) != 0 ) {
        printf("Error from cfsetxspeed: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty) != 0) {
        printf("Error from tcsetattr: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }
    tcflush(fd, TCIOFLUSH);  /* discard buffers */

    return 0;
}

以上内容应该类似于您用于“使用 termios 库初始化 UART 端口（波特率、奇偶校验、停止位等）...”的初始化。。
也就是说，上面的代码遵循Setting Terminal Modes Properly .

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请注意，tcsetattr() 调用可以使用参数 TCSAFLUSH 而不是 TCSANOW。根据termios.h man page，这将“在输出耗尽时更改属性；同时刷新待处理的输入”。
然而，等待输出耗尽似乎没有必要，因为更改波特率意味着 当前 波特率与串行链路的另一端不兼容。可能正在传输 IOW 垃圾，并且可能正在接收垃圾。
所以立即更改波特率（即使用 TCSANOW），然后丢弃接收缓冲区的内容。

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附录：审查您的初始化代码

您的初始化代码质量低下，不可移植，并且可能无法可靠地设置串行终端。
从清零的 termios 结构（而不​​是现有值）开始与 Setting Terminal Modes Properly 中所述的推荐做法相反 和Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems。

请参阅this answer 以获得正确的串行终端初始化到阻塞非规范模式的简明代码。

这是下面建议的波特率更改功能：

请注意，我的回答中已更新例程以增强错误报告。
您忽略了准确地展示您如何使用/调用此例程。

我使用 GpsPortInit 初始化 UART 一次，然后如果我收到任何更改波特率的请求，我会使用 set_baudrate 进行更改。

您如何与串行链路的另一端协调任何波特率变化？

您也忽略了描述您的测试程序、您使用的波特率、另一端的设置方式。
这些遗漏中的任何一个都可以揭示为什么这个 set_baudrate() 例程“不起作用” 对您来说。