Linux 使用fcntl c_cc[VMIN] c_cc[CTIME]设置串口阻塞与非阻塞读取数据

本文主要是介绍Linux 使用fcntl c_cc[VMIN] c_cc[CTIME]设置串口阻塞与非阻塞读取数据，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、概述

Linux串口非常灵活，可以根据需要配置成标准串口和自定义串口模式，就Linux 串口读取数据来说，有有两种主要方式：阻塞与非阻塞。

1. 阻塞：一直等待数据，直到退出条件成立；
2. 非阻塞：及时返回当前数据，不管有无均退出。

这里的退出条件有数据等待时间间隔、需要读取的字节数等。例如，有以下两种串口场景使用场景，请进行配置：

1. 非阻塞方式，及时返回当前完整数据包。
2. 固定200ms的时间等待串口返回数据，超时退出。

二、配置方法

Linux 用命令F_GETFL和F_SETFL设置文件标志(set file flag)， O_ACCMODE、O_RDONLY、O_WRONLY、O_RDWR、O_CREAT、O_APPEND、O_NONBLOCK如阻塞与非阻塞、O_NDELAY是否延迟、O_SYNC与O_ASYNC同步与异步等。

在串口初始化的驱动程序中，先采用open打开串口，再采用fcntl的方式进行配置串口模式。

因此，阻塞和非阻塞可以用fcntl设定其是否加O_NONBLOCK来说明。

其中，阻塞情况下，可以采用 c_cc[VTIME] 与 c_cc[VMIN] 进行限定。

• c_cc[VTIME] 非规范模式读取时的超时时间(单位:0.1秒)，从接收到最后一个字节开始计时，如果超时，则退出READ
• c_cc[VMIN]  非规范模式读取时的最小字符数，设为0则为非阻塞，如果设为其它值则阻塞，直到读到到对应的数据

需要说明的是，VMIN与VTIME设置的值不同会影响fcntl是否阻塞。

例如以下几种情景：

/*  配置1 非阻塞方式
fcntl (fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) ;
,,,;
option.c_cc[VMIN]  = n;
option.c_cc[VTIME] = m;

配置1 设置了O_NONBLOCK 无论VMIN和CTIME 都处于非阻塞,即接收数据不完整，需要拼帧。

/*  配置2 非阻塞方式 n = 0 m > 0
fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ;
,,,;
option.c_cc[VMIN]  = n;
option.c_cc[VTIME] = m;

配置2 不设置O_NONBLOCK，设置VMIN = 0, 从接收到第一个字节开始启动定时器，每收到一个字节刷新定时器，直到定时器超时，返回接收到的所有字节数；如果没有收到第一个字节，则一直阻塞等待。

/*  配置3 阻塞方式 n != 0 m > 0
fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ;
,,,;
option.c_cc[VMIN]  = n;
option.c_cc[VTIME] = m;

配置3 这种情况的数据接收由VMIN和VTIME决定，当接收的数据长度达到VMIN的值时，会按照接收缓存当前的最小数据包返回。

• 当串口发送数据是40字节，VMIN设置10，VTIME设置5，则read函数返回的长度是16、16、8(树莓派环境下)。
• 当串口发送数据是40字节，VMIN设置100，VTIME设置5，则read函数返回的长度是40(树莓派环境下)。

当接收的数据长度没有达到VMIN设置的值，则从接收的最后一字节开始等待VTIME时间，超时退出read。因此，可以将VMIN值设大，然后分配一个合适的VTIME时间即可实现阻塞读取数据。

/*  配置4 阻塞方式 n != 0 m = 0
fcntl (fd, F_SETFL, O_RDWR) ;
,,,;
option.c_cc[VMIN]  = n;
option.c_cc[VTIME] = m;

在配置3的基础上，改一下m=0，变成长时间等待，直到数据达到VMIN设定值。

三、具体操作

那么上述的两个场景可以按照如下方式进行操作。

3.1 非阻塞配置方法：用O_NONBLOCK非阻塞配置。

  if ((fd = open (device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK | O_NDELAY)) == -1)return -1 ;fcntl (fd, F_SETFL, O_NONBLOCK) ;

非阻塞模式下的调用read函数读取串口内容，存在数据分包的情况，因为它立即返回当前接收缓存中的内容，并非当前数据帧，实际测试发现数据是按照8字节为最小的完整缓存。因此需要对非阻塞模式下的数据进行拼包处理。

int size_i,i;i = 0;size_i = 0;while(1){i = read(fd, buf+size_i ,1024);size_i += i;if(i == 8){//NONE }else if(i>0 && i <= 8){*size = size_i;return 0;}else{return -1;}}

采用非阻塞方式的好处是无需提前知道数据的大小和数据帧的间隔，收到数据拼包即是一帧数据，但是需要一直查询。

3.1 阻塞配置方法

从前变的代码看出 fcntl 默认是采用阻塞，需要非阻塞用O_NONBLOCK配置。因此，阻塞时将O_NONBLOCK设置为其他即可，例如O_RDWR可读可写，或者直接设置成0. 然后配置option.c_cc[VMIN] 和 option.c_cc[VTIME] ，这里配置VMIN的值大一些，这样可以有VTIME决定超时时间，例如配置VMIN=1024，VTIME=0.1s。

  if ((fd = open (device, O_RDWR) == -1)return -1 ;,,,option.c_cc[VMIN]  = 1;option.c_cc[VTIME] = 1;,,,

//serial fifo=8byte 因此非阻塞模式下也需要拼帧 
int serialDataRead( char *buf,  int * size)
{int size_i,i;i = 0;size_i = 0;while(1){i = read(gsfd, buf+size_i ,1024);if( i < 0){return -1;}else{size_i += i;if((i < 8 && size_i != 0)||(size_i == 1024)){*size = size_i;return 0;}}}
}

 

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