基于SECS标准的Linux平台下串口通讯的实现

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下串口通信详解（上）打开串口和串口初始化详解Linux下串口通信主要有下面几个步骤串口通信流程图下面我会一一介绍这几个步骤。

1.打开串口代码（串口为ttyUSB0）[java] view plain copy1.//打开串口2.int open_port(void)3.{4.int fd;5.6.fd=open("/dev/ttyUSB0",O_RDWR | O_NOCTTY | O_NON BLOCK);//O_NONBLOCK设置为非阻塞模式，在read时不会阻塞住，在读的时候将read放在while循环中，下一节篇文档将详细讲解阻塞和非阻塞7.// printf("fd=%d\n",fd);8.9.if(fd==-1)10.{11.perror("Can't Open SerialPort");12.}13.14.return fd;15.}打开串口时也可以多加一些内容，比如判断串口为阻塞状态、测试是否为终端设备等，这些是必要的，所以较上面的基本的打开串口的代码，更加完整健壮一些的代码流程如下所示：打开串口较完整流程图代码：[cpp] view plain copy1./**2.* open port3.* @param fd4.* @param comport 想要打开的串口号5.* @return 返回-1为打开失败6.*/7.int open_port(int fd,int comport)8.{9.char *dev[]={"/dev/ttyUSB0","/dev/ttyS1","/dev/ttyS2"};10.11.if (comport==1)//串口112.{13.fd = open( "/dev/ttyUSB0", O_RDWR|O_NOCTTY|O_N DELAY);14.if (-1 == fd)15.{16.perror("Can't Open Serial Port");17.return(-1);18.}19.}20.else if(comport==2)//串口221.{22.fd = open( "/dev/ttyS1", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDEL AY); //没有设置<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">O_NONBLOCK非阻塞模式，也可以设置为非阻塞模式，两个模式在下一篇博客中具体说明</span>23.24.if (-1 == fd)25.{26.perror("Can't Open Serial Port");27.return(-1);28.}29.}30.else if (comport==3)//串口331.{32.fd = open( "/dev/ttyS2", O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDEL AY);33.if (-1 == fd)34.{35.perror("Can't Open Serial Port");36.return(-1);37.}38.}39./*恢复串口为阻塞状态*/40.if(fcntl(fd, F_SETFL, 0)<0)41.printf("fcntl failed!\n");42.else43.printf("fcntl=%d\n",fcntl(fd, F_SETFL,0));44./*测试是否为终端设备*/45.if(isatty(STDIN_FILENO)==0)46.printf("standard input is not a terminal device\n");47.else48.printf("isatty success!\n");49.printf("fd-open=%d\n",fd);50.return fd;51.}关键函数解释：功能描述：用于打开或创建文件，成功则返回文件描述符，否则返回-1，open返回的文件描述符一定是最小的未被使用的描述符[cpp] view plain copy1.#include<fcntl.h>2.int open(const char *pathname, int oflag, ... );参数解释：pathname：文件路径名，串口在linux中被看做是一个文件oflag：一些文件模式选择，有如下几个参数可以设置•O_RDONLY只读模式•O_WRONLY只写模式•O_RDWR读写模式上面三个参数在设置的时候必须选择其中一个下面的是可选的•O_APPEND每次写操作都写入文件的末尾•O_CREAT如果指定文件不存在，则创建这个文件•O_EXCL如果要创建的文件已存在，则返回 -1，并且修改 errno 的值•O_TRUNC如果文件存在，并且以只写/读写方式打开，则清空文件全部内容•O_NOCTTY如果路径名指向终端设备，不要把这个设备用作控制终端。

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。

linux串口通讯实例下面是一个Linux串口通讯的实例代码：```cpp#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <termios.h>int main() {int fd, n;char buf[64];// 打开串口设备fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY);if (fd == -1) {perror("open");return 1;}// 配置串口参数struct termios options;tcgetattr(fd, &options);options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); // 忽略调制解调器状态，允许接收数据options.c_cflag &= ~PARENB; // 不使用奇偶校验options.c_cflag &= ~CSTOPB; // 设置停止位为1options.c_cflag &= ~CSIZE;options.c_cflag |= CS8; // 设置数据位为8options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); // 非规范模式，禁止回显和信号处理options.c_oflag &= ~OPOST; // 不使用输出处理options.c_cc[VTIME] = 0; // 设置读取超时时间options.c_cc[VMIN] = 1; // 设置最小读取字节数tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);// 读取串口数据n = read(fd, buf, sizeof(buf));if (n <= 0) {perror("read");close(fd);return 1;}printf("Received data: %s\n", buf);// 关闭串口设备close(fd);return 0;}```该代码使用了Linux下的串口设备文件`/dev/ttyS0`，如果要使用其他串口设备，需要根据实际情况修改设备文件路径。

邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新网络与通信《ＰＬＣ技术应用２００例》您的论文得到两院院士关注Ｌｉｎｕｘ平台下面向连接的Ｃ／Ｓ网络通信实现ＩｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｆａｃｅｄｌｉｎｋｉｎｇＣ／ＳｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＬｉｎｕｘ（１．四川大学图书馆；２．四川大学；３．成都市公安局交通管理局）何晓庆１赵庆松２陈晓东３ＨＥＸｉａｏ－ｑｉｎｇＺＨＡＯＱｉｎｇ－ｓｏｎｇＣＨＥＮＸｉａｏ－ｄｏｎｇ摘要：Ｌｉｎｕｘ操作系统具有良好的稳定性和出色的网络性能，因此被广泛应用于网络服务领域。

在Ｌｉｎｕｘ下开发高性能的网络通信程序，是充分发挥Ｌｉｎｕｘ网络特性的一个关键因素。

本文详细介绍了基于客户机－服务器（Ｃ／Ｓ）模型的网络通信原理，分析了面向连接的套接口常用函数及实现过程。

关键词：ＬＩＮＵＸ；客户机－服务器通信；套接字中图分类号：ＴＰ３９３文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｕｘｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓｆａｖｏｒａｂｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｅｒｖｉｃｅｓ．ＩｔｉｓａｋｅｙｆｏｒｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｆｅａｔｕｒｅｏｆＬｉｎｕｘｔｈａｔｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｓｗｉｔｈｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒ－ｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｌａｂｏｒａｔｅｓｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｌｉｅｎｔ－ｓｅｒｖｅｒｍｏｄｅｌ，ａｎｄａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｆａｓｅｄｌｉｎｋｉｎｇｓｏｃｋｅｔ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｕｘ；ｃｌｉｅｎｔ－ｓｅｒｖｅｒ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｓｏｃｋｅｔ文章编号：１００８－０５７０（２００８）０６－３－００６７－０２１引言随着社会的进步及科技的发展，网络产品已经进入到生活的各个角落。

SECSSECS标准，用来统一各个生产设备之间以及生产设备和控制设备之间的通讯，是半导体生产流程中最基本的标准。

外文名Semiconductor Equipment and Materials Institute简称SECS制定了半导体设备通讯标准接口功能快速地整合在CIM的管理系统目录1.1引言2.2SECS标准简介3.3系统的硬件组成引言在高度自动化的半导体制造厂中，CIM(Computer Integrated Manufacturing)统一管理各设备的生产流程，并随时监控设备过程的状态，以减少过程失误进而降低成本及提升产品的质量。

但随着过程的不同，各设备有着不同特性的差异且各制造商所提供的设备也不尽相同，因此增加CIM自动化管理的困难与复杂程度。

软件集成自动化存在的主要问题是在不同的设备供应商之间没有标准的通讯协议。

设备供应商不向半导体生产商开放通讯协议及接口软件，这使得半导体生产商不得不建立他们自己的软件“连接”，导致了项目费用的巨大增加。

SEMI(Semiconductor Equipment and Materials Institute)制定了半导体设备通讯标准接口SECS(Semiconductor Equipment Communication Standard)，让CIM与设备间有通用的通讯标准接口，设备制造商只要提供符合通讯标准规的设备，便可快速地整合在CIM 的管理系统，不但可缩短设备开发的时间及成本，并可增加设备装机的效率达到快速量产，进而提升产能输出。

SECS标准简介用来给更高层的管理人员提供管理上的方便。

图2 系统结构组成框图1.等待模块。

在此状态下，程序处于后台运行，直到接收到以下两种请求之一：①如果主机收到来自设备的一个ENQ信号(信号的意义见图3，以下同)，则回送一个EOT信号给设备，同时自己转入接收状态；②如果设备收到发送命令，作如下处理：图3 握手建立的时序图a.向主机发送一个ENQ信号，然后不断侦听是否有来自主机的EOT信号。

linux下Epoll实现简单的C/S通信分类：Linux学习笔记C/C++学习笔记2010-12-2820:275128人阅读评论(2)收藏举报linuxeventsstructsocketserver服务器epoll的优点：1.支持一个进程打开大数目的socket描述符(FD)select最不能忍受的是一个进程所打开的FD是有一定限制的，由FD_SETSIZE设置，默认值是2048。

对于那些需要支持的上万连接数目的IM服务器来说显然太少了。

这时候你一是可以选择修改这个宏然后重新编译内核，不过资料也同时指出这样会带来网络效率的下降，二是可以选择多进程的解决方案(传统的Apache方案)，不过虽然linux上面创建进程的代价比较小，但仍旧是不可忽视的，加上进程间数据同步远比不上线程间同步的高效，所以也不是一种完美的方案。

不过epoll则没有这个限制，它所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048,举个例子,在1GB 内存的机器上大约是10万左右，具体数目可以cat/proc/sys/fs/file-max察看,一般来说这个数目和系统内存关系很大。

2.IO效率不随FD数目增加而线性下降传统的select/poll另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合，不过由于网络延时，任一时间只有部分的socket是"活跃"的，但是select/poll 每次调用都会线性扫描全部的集合，导致效率呈现线性下降。

但是epoll不存在这个问题，它只会对"活跃"的socket进行操作---这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。

那么，只有"活跃"的socket才会主动的去调用callback函数，其他idle状态socket则不会，在这点上，epoll实现了一个"伪"AIO，因为这时候推动力在os内核。

linux实现的串口通信服务器的结构Linux 实现的串口通信服务器的结构1. 引言串口通信在嵌入式系统中非常常见，它可以用于与外部设备进行通信，例如传感器、无线模块、打印机等等。

为了实现串口通信，我们需要一个串口服务器来处理串口数据的接收和发送。

在本文中，我们将详细介绍在Linux 系统上实现串口通信服务器的结构和步骤。

2. 串口通信基础在开始了解串口通信服务器的结构之前，我们需要了解一些串口通信的基础知识。

串口是一种通信接口，它通过串行的方式传输数据，与并行传输相对。

串口通信的一般步骤包括：打开串口、配置串口参数、接收和发送数据，最后关闭串口。

3. Linux 系统的串口设备在Linux 系统中，串口设备通常是通过设备文件来表示的，例如"/dev/ttyS0" 或"/dev/ttyUSB0"。

在访问串口设备之前，我们需要打开该设备文件，这样我们才能读写数据。

打开串口设备可以使用系统调用函数open()，它接受一个设备文件名和一些选项作为参数。

4. 配置串口参数一旦我们打开了串口设备，接下来就需要配置串口的通信参数，例如波特率、数据位、停止位、奇偶校验等。

在Linux 系统中，我们可以使用系统调用函数tcgetattr() 和tcsetattr() 来获取和设置串口的参数。

我们可以使用结构体termios 来表示串口的参数。

5. 接收数据一旦串口设备配置完成，我们就可以开始接收数据了。

在Linux 系统中，我们可以使用系统调用函数read() 来从串口设备中读取数据。

read() 函数需要一个缓冲区和一个长度作为参数，它会尝试从串口设备中读取指定长度的数据，并将读取到的数据存储在缓冲区中。

6. 发送数据除了接收数据，串口通信还涉及到数据的发送。

在Linux 系统中，我们可以使用系统调用函数write() 来向串口设备发送数据。

write() 函数需要一个缓冲区和一个长度作为参数，它会将缓冲区中的数据发送到串口设备中。

基于SECS标准的Linux平台下串口通讯的实现
赵炜;张浩;汤光强
【期刊名称】《计算机应用研究》
【年(卷),期】2002(019)004
【摘要】首先简要介绍了SEMI标准和SECS标准以及Linux操作系统,然后叙述了Linux下串口通讯的特点和设置,并给出了基于SECS协议的串口通讯的实例.【总页数】3页(P27-29)
【作者】赵炜;张浩;汤光强
【作者单位】同济大学,CIMS研究中心,上海,200092;同济大学,CIMS研究中心,上海,200092;同济大学,CIMS研究中心,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TN915.04
【相关文献】
1.VB6.0环境下基于USB的虚拟串口通讯实现 [J], 宁辉;孙学艳;刘建;张建国
2.基于GEM/SECS协议的数据采集系统设计与实现 [J], 王延辉;姜建国;王宇
3.基于Windows下Qt与脉冲发生器的串口通讯实现 [J], 李鹏军;兰殿星;宁文斌;袁攀;宋军伟
4.基于SECS标准的半导体封装设备串口通信实现 [J], 王戟;王兵;李瑞东
5.基于SECS/GEM标准的\r半导体设备配方管理系统设计 [J], 魏秋雨;张志胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。