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计算机网络实验————实现RS232串口通信程序及MODBUS协议的编程一．实验目的：1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。
2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。
3．掌握MODBUS协议。
4. 掌握MODBUS协议编程的编写二、实验设备PC机一台，RS232串口通信线〔9针〕一条，跳线一个〔一台PC实验时，将其中的2和3短接〕三、实验内容界面内容：〔1〕翻开串口与关闭串口按钮〔2〕信息发送区：信息编辑区，发送信息按钮〔3〕信息接受区：信息显示区，接收信息按钮四、实验原理rs-232-c ：RS-232C标准〔协议〕的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry �RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。
这里只介绍EIA�RS-232-C〔简称232，RS232〕。
例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。
RS232原理如图1-3。
图1 RS232接口电缆和引脚外观图2 RS232 引脚定义〔DB9〕RS232接口硬件握手方式1 概述在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在Windows 9X/NT下利用VC++对RS-232串口编程是常用的手段。
Windows 同时还可以建立其他的线程。
线程是操作系统分配CPU时间的根本实体，每个线程占用的CPU时间由系统分配，系统不停的在线程之间切换。
进程中的线程共享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并行执行状态，这就是多线程的根本概念。
2 VC++对多线程的支持3 多线程在串口通信中的应用3.1 串口通信对线程同步的要求因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在Windows串口通信中，对于每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否那么通信就会出错。
毕业设计（论文）设计论文题目：基于Linux内核的嵌入式串口通讯程序设计学生姓名：学生学号：专业班级：学院名称：指导老师：学院院长：年6月10日基于Linux内核的嵌入式串口通讯程序设计摘要本设计讨论了简易嵌入式Linux环境下的串口联网问题。
在如今的工业控制领域，嵌入式设备通讯能力的优劣已经成为了一个尤为重要的评判标准，是否能够进行网络通信将是十分重要的。
对于由于特殊要求而不能订制一些网络硬件的嵌入式设备来说，我们希望通过最为简单且经济的方式来解决网络问题，由此我们自然希望在尽力不改变设备原有资源的情况下给设备添加网络功能，并且将设备原先的功能所产生的冲突减到最小，选择具有普遍广泛应用的串口来实现串口联网将是十分具有现实意义的。
本设计通过使用虚拟一些联网必备的网络硬件，通过串口来通信的方法来完成联网的实现，具体涉及到伪网络驱动程序和串口通信程序的开发。
在不保证可靠通信和吞吐量的前提下，该设计能够实现简单的网络通信，包括Telnet等。
关键字：Linux环境，串口通讯，网络通讯，嵌入式Design Of Embedded Serial Communication Based On LinuxAbstractThis design researches serial networking which runs under the simple kernel of Linux.Now in the field of industrial control, the capacity of communications has become a particularly important evaluation criterion in the embedded equipment. For some embedded equipments as a special request which can not be made in some of the embedded network hardware equipments, we hope that through the most simple and economical way to solve network problems. By the time we naturally hope to make every effort not to change the original equipment resources that we can add to the network function under the equipment, and the original equipment functions arising from the conflict could be minimized. It is very realistic significance to select the widespread application serial to achieve serial network link.The design takes the use of virtual networking to pretend some essential network hardware. Through serial communications to approach to the realization of network link, it will be specifically related to the pseudo-network driver and serial communication program development. Without guaranteed throughput and reliable communications on the premise the design can be achieved by simple network communications, including Telnet and so on.Keywords：Linux,serial communication,network,embedded目录1绪论 (1)1.1网络通信 (1)1.1.1网络通信原理 (1)1.1.2网络通信现状及前景 (2)1.2串口通讯 (4)1.2.1串口通信原理 (4)1.2.2串口通信现状及前景 (5)1.3测试架构 (6)2设计平台及环境简介 (7)2.1硬件平台 (7)2.1.1设计平台 (7)2.1.2通信平台 (7)2.2软件平台 (7)2.2.1嵌入式Linux (7)2.3虚拟机简介 (8)3串口网络通讯原理设计 (10)3.1简单串口上网的实现原理 (10)3.2串口上网设备加载和注销形式 (11)4串口网络通讯具体开发与实现 (13)4.1字符设备驱动程序 (13)4.2伪网络驱动设备程序 (16)4.3用户空间串口通信程序 (19)总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1. 绪论1.1 网络通信1.1.1 网络通信原理Internet的工作原理是由一些通讯介质，如光纤、微波、电缆、普通电话线等，将各种类型的计算机联系在一起，并统一采用TCP/IP协议（传输控制协议/网际互联协议）标准，而互相联通、共享信息资源的计算机体系。
linux下的串⼝通信原理及编程实例linux下的串⼝通信原理及编程实例⼀、串⼝的基本原理1 串⼝通讯串⼝通讯(Serial Communication)，是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线等，按位进⾏传输数据的⼀种通讯⽅式。
串⼝是⼀种接⼝标准，它规定了接⼝的电⽓标准，没有规定接⼝插件电缆以及使⽤的协议。
2 串⼝通讯的数据格式 ⼀个字符⼀个字符地传输，每个字符⼀位⼀位地传输，并且传输⼀个字符时，总是以“起始位”开始，以“停⽌位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。
每⼀个字符的前⾯都有⼀位起始位(低电平)，字符本⾝由7位数据位组成，接着字符后⾯是⼀位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或⽆校验位)，最后是⼀位或⼀位半或⼆位停⽌位，停⽌位后⾯是不定长的空闲位，停⽌位和空闲位都规定为⾼电平。
实际传输时每⼀位的信号宽度与波特率有关，波特率越⾼，宽度越⼩，在进⾏传输之前，双⽅⼀定要使⽤同⼀个波特率设置。
3 通讯⽅式单⼯模式（Simplex Communication）的数据传输是单向的。
通信双⽅中，⼀⽅固定为发送端，⼀⽅则固定为接收端。
信息只能沿⼀个⽅向传输，使⽤⼀根传输线。
半双⼯模式（Half Duplex）通信使⽤同⼀根传输线，既可以发送数据⼜可以接收数据，但不能同时进⾏发送和接收。
数据传输允许数据在两个⽅向上传输，但是，在任何时刻只能由其中的⼀⽅发送数据，另⼀⽅接收数据。
因此半双⼯模式既可以使⽤⼀条数据线，也可以使⽤两条数据线。
半双⼯通信中每端需有⼀个收发切换电⼦开关，通过切换来决定数据向哪个⽅向传输。
因为有切换，所以会产⽣时间延迟，信息传输效率低些。
全双⼯模式（Full Duplex）通信允许数据同时在两个⽅向上传输。
因此，全双⼯通信是两个单⼯通信⽅式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独⽴的接收和发送能⼒。
在全双⼯模式中，每⼀端都有发送器和接收器，有两条传输线，信息传输效率⾼。
显然，在其它参数都⼀样的情况下，全双⼯⽐半双⼯传输速度要快，效率要⾼。
2) 设置属性：奇偶校验位、数据位、停止位。
主要设置<termbits.h>中的termios3) 打开、关闭和读写串口。
串口作为设备文件，可以直接用文件描述符来进行网上的一个例子：/*串口设备无论是在工控领域，还是在嵌入式设备领域，应用都非常广泛。
而串口编程也就显得必不可少。
偶然的一次机会，需要使用串口，而且操作系统还要求是Linux，因此，趁着这次机会，综合别人的代码，进行了一次整理和封装。
具体的封装格式为C代码，这样做是为了很好的移植性，使它可以在C和C++环境下，都可以编译和使用。
代码的头文件如下： *//////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////filename:stty.h#ifndef__STTY_H__#define__STTY_H__//包含头文件#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<termios.h>#include<errno.h>#include<pthread.h>//// 串口设备信息结构typedef struct tty_info_t{int fd;// 串口设备IDpthread_mutex_t mt;// 线程同步互斥对象char name[24];// 串口设备名称，例："/dev/ttyS0"struct termios ntm;// 新的串口设备选项struct termios otm;// 旧的串口设备选项}TTY_INFO;//// 串口操作函数TTY_INFO *readyTTY(int id);int setTTYSpeed(TTY_INFO *ptty,int speed);int setTTYParity(TTY_INFO *ptty,int databits,int parity,int st opbits);int cleanTTY(TTY_INFO *ptty);int sendnTTY(TTY_INFO *ptty,char*pbuf,int size);int recvnTTY(TTY_INFO *ptty,char*pbuf,int size);int lockTTY(TTY_INFO *ptty);int unlockTTY(TTY_INFO *ptty);#endif/*从头文件中的函数定义不难看出，函数的功能，使用过程如下：（1）打开串口设备，调用函数setTTYSpeed（）；（2）设置串口读写的波特率，调用函数setTTYSpeed（）；（3）设置串口的属性，包括停止位、校验位、数据位等，调用函数setTTYParity （）；（4）向串口写入数据，调用函数sendnTTY（）；（5）从串口读出数据，调用函数recvnTTY（）；（6）操作完成后，需要调用函数cleanTTY（）来释放申请的串口信息接口；其中，lockTTY（）和unlockTTY（）是为了能够在多线程中使用。
计算机网络实验RS232串口通信程序的编写RS232是一种常见的串行通信接口，用于在计算机和其他外部设备之间传输数据。
它广泛应用于各种设备和应用程序，如串口调试工具、点阵打印机等。
本文将介绍如何编写一个基本的RS232串口通信程序。
我们将使用C 语言和Linux操作系统来演示。
在开始编写程序之前，我们需要了解一些RS232串口的基本概念和通信协议。
RS232串口由发送线（TX）、接收线（RX）、控制线（如RTS、CTS、DTR和DSR）等组成。
通信时，发送方将数据从TX线发送到接收方的RX线，然后接收方通过RX线接收数据。
以下是一个简单的RS232串口通信程序示例：```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include <termios.h>#include <unistd.h>int maiint fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR ， O_NOCTTY); // 打开串口设备if (fd == -1)perror("打开串口失败");exit(1);}struct termios options;tcgetattr(fd, &options); // 获取当前串口设置//设置波特率为9600cfsetispeed(&options, B9600);cfsetospeed(&options, B9600);//设置数据位为8位，无奇偶校验，停止位为1位options.c_cflag &= ~PARENB;options.c_cflag &= ~CSTOPB;options.c_cflag &= ~CSIZE;options.c_cflag ，= CS8;//更新串口设置tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);char buffer[255];while (1)ssize_t len = read(fd, buffer, sizeof(buffer)); // 从串口读取数据if (len == -1)perror("读取串口失败");exit(1);}printf("接收到数据：%.*s\n", len, buffer);ssize_t nwrite = write(fd, buffer, len); // 向串口写入数据if (nwrite == -1)perror("写入串口失败");exit(1);}}close(fd);return 0;```该程序首先打开串口设备`/dev/ttyS0`，如果打开失败则会输出错误信息并退出。
Linux下的串口编程（ZT）Linux 操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，本文就 Linux 下的串行口通讯编程进行简单的介绍。
串口简介串行口是计算机一种常用的接口，具有连接线少，通讯简单，得到广泛的使用。
常用的串口是 RS-232-C 接口（又称 EIA RS-232-C）它是在 1970 年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换 接口技术标准"该标准规定采用一个 25 个脚的 DB25 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。
传输距离在码元畸变小于 4% 的情况下，传输电缆长度应为 50 英尺。
Linux 操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，本文就 Linux 下的串行口通讯编程进行简单的介绍，如果要非常深入了解，建议看看本文所参考的《Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems》计算机串口的引脚说明序号 信号名称 符号 流向 功能2 发送数据 TXD DTE→DCE DTE发送串行数据3 接收数据 RXD DTE←DCE DTE 接收串行数据4 请求发送 RTS DTE→DCE DTE 请求 DCE 将线路切换到发送方式5 允许发送 CTS DTE←DCE DCE 告诉 DTE 线路已接通可以发送数据6 数据设备准备好 DSR DTE←DCE DCE 准备好7 信号地 信号公共地8 载波检测 DCD DTE←DCE表示 DCE 接收到远程载波20 数据终端准备好 DTR DTE→DCE DTE 准备好22 振铃指示 RI DTE←DCE表示 DCE 与线路接通，出现振铃串口操作串口操作需要的头文件＃i nclude <stdio.h> /*标准输入输出定义*/＃i nclude <stdlib.h> /*标准函数库定义*/＃i nclude <unistd.h> /*Unix 标准函数定义*/＃i nclude <sys/types.h>＃i nclude <sys/stat.h>＃i nclude <fcntl.h> /*文件控制定义*/＃i nclude <termios.h> /*PPSIX 终端控制定义*/＃i nclude <errno.h> /*错误号定义*/打开串口在 Linux 下串口文件是位于 /dev 下的串口一 为 /dev/ttyS0串口二 为 /dev/ttyS1打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作：int fd;/*以读写方式打开串口*/fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR);if (-1 == fd){/* 不能打开串口一*/perror(" 提示错误！");}设置串口最基本的设置串口包括波特率设置，效验位和停止位设置。
基于C语言的RS232串口通信的设计RS232是一种常见的串行通信接口，广泛用于计算机与外部设备之间的数据传输。
RS232串口通信涉及到多个方面的设计，包括串口参数设置、数据的发送与接收等。
本文将以C语言为基础，介绍如何设计一个基于RS232串口通信的程序。
接下来，我们需要编写数据发送和接收的函数。
数据的发送包括两个步骤：打开串口和发送数据。
首先，我们需要打开串口，并设置好相应的参数。
在C语言中，可以通过打开文件的方式来打开串口设备文件。
例如，可以使用`fopen(`函数打开串口设备文件：```FILE* serial_port = fopen("/dev/ttyS0", "w");if(serial_port == NULL)printf("Failed to open the serial port.\n");return -1;```然后，我们可以使用`fprintf(`函数将数据写入串口设备文件，实现数据的发送：```fprintf(serial_port, "Hello, RS232!\n");```数据的接收与数据的发送类似，也包括两个步骤：打开串口和接收数据。
我们仍然可以使用`fopen(`函数打开串口设备文件，并设置好相应的参数。
然后，可以使用`fgets(`函数从串口设备文件中读取数据：```char buffer[1024];fgets(buffer, sizeof(buffer), serial_port);printf("Received Data: %s", buffer);```需要注意的是，当数据到达串口时，我们需要设置好超时时间，以免数据接收阻塞程序执行。
在C语言中，可以通过设置串口设备文件的文件描述符来设置超时时间。
最后，我们需要在程序中循环调用数据发送和接收的函数，实现数据的循环传输。
RS-232C串行通讯简介RS-232C 串行通讯简介对有关RS-232串行通信的知识进行一些简单介绍，读者如果对这方面的内容很熟，可只看本节后面有关电缆连线的内容。
串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制的01为最小单位进行传输。
串行通信的传输速度要比并行通信慢得多，但串行通信可显著降低通信线路的价格和简化通信设备，并可利用现有的电话电缆线路，在任何两点通电话的设备之间，配置适当的通信接口实行串行通信。
一、异步通信控制规程为实现串行通信并保证数据的正确传输，要求通信双方遵循某种约定的规程。
目前在PC机及数控系统中最简单最常用的规程是异步通信控制规程，或称异步通信协议，其特点是通信双方以一帧作为数据传输单位。
每一帧从起始位开始、后跟数据位（位长度可选）、奇偶位（奇偶检验可选），最后以停止位结束。
1帧的数据格式如下：一帧的传输经过大致有一下几个步骤：(1)无传输通信线路上处于逻辑'1'状态，或称传号，表明线路无数据传输。
(2)起始传输发送方在任何时刻将通信线路上的逻辑'1'状态拉至逻辑'0'状态，发出一个空号，表明发送方要开始传输数据。
接收方在接收到空号后，开始与发送方同步，并希望收到随后的数据。
(3)数据传输起始位跟着要发送或接收的一串位序列，即表示一个字符代码（5、6、7或8位不等，由双方协议确定并保持不变）。
数据位传输规定最低位在前，最高位在后。
数据位的确定是根据实际需求以获得最佳传输速度。
(4)奇偶传输数据位之后是可选择的奇偶位发送或接收。
奇偶位的逻辑状态取决于奇偶校验的类型。
必须保证在同一次传输过程中，每帧选择的奇偶校验类型是一致的。
(5)停止传输奇偶位之后是发送或接收的停止位，其逻辑状态恒为'1'，位时间可在1、1.5或2位选择，且必须保证在每帧传输其间均为相同。
发送方在发送完1帧后，可连续发送下1帧，也可随机发送下1帧。
