[자동차 뒷편에 LCD판으로 상황 전달하기 3] 리눅스 시리얼 통신 (termios.h)

⭐ 리눅스 환경에서 시리얼 통신하기

• /dev/tty~ 라는 이름의 장치를 저수준 함수로 제어
• 실제 장치가 없으면 컴퓨터에 가상 포트를 설치하면 된다
• 리눅스의 c(캐릭터 장치{1바이트씩 통신목적})인 tty~가 파일형태로 생성

 

⭐  struct termios

• 시리얼 포트의 입출력을 설정하는 구조체
  • 소켓 네트워크에서 네트워크 정보를 설정하던 방식과 비슷하게 사용됨
• POSIX가 지정한 표준 인터페이스
  • 운영체제 표준안을 만족한다
• 구조체 항목
  • c_iflag: 터미널 입력에 대해 설정
  • c_oflag: 터미널 출력에 대해 설정
  • c_cflag: 터미널 제어에 대해 설정(데이터 비트, 패리티 등)

 

⭐  시리얼 통신 방식

1) canonical

엔터입력 대기 (터미널 입력은 새줄문자('\n'), EOF(End of file), 또는 EOL 문자들로 종료되는 한 라인으로 처리 된다.)

• EOF : 터미널에서 입력을 받을 때,Windows에서는 "Ctrl+Z"키Linux에서는 "Ctrl+D"키를 입력받을 때 EOF를 반환한다.
• End Of Line, New Line

2) non-canonical

시간/개수제한

비정규입력에서(NonCanonical) 읽혀진 바이트들은 MIN과 TIME을 설정함으로 인해서 제어 된다.

문자들은 라인들로 묶여지지 않고, ERASE와 KILL 프로세싱은 수행되지 않는다.

VMIN과 VTIME을 설정하는 것으로 보아, non-canonical모드인 것 같다.

3) asynchronous

SW 인터럽트

4) multi flexing

select() 사용

Canonical : 터미널의 기본 처리 방법이며 한 줄 단위로 통신을 한다.
한 줄이란 의미는 New Line, End Of File, End Of Line으로 구분이 된다.
Non-Canonical : 한 번에 정해진 크기의 데이터만 읽어 들인다.
타이머의 사용이 가능하다.
Asynchronous : read의 조건이 만족될 때까지 Blocking 되는 방식이다.
호출한 프로그램에게 Signal을 전송한다.
전송된 Signal은 Signal Handler로 처리가 된다.
Multi Flexing : 여러 개의 장치들을 다루고자 할 때 유용하다.
Select() 사용방식과 같다.

 

=> 윈도우에 가상 시리얼 포트를 만들어 가상 머신/하이퍼터미널과 연결해 PC 내부에서 시리얼 통신할 수 있도록 설정

 

 

⭐ Termios.h

1) open

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

• 문자열로 선언된 경로(pathname)를 받아서 파일 디스크립터(fd)로 반환하는 함수
• 액세스 모드는 읽기(수신)만 할 건지 쓰기만 할 건지(송신) 모두 할 건지를 결정Flag Description

  Flag	Description
  O_RDONLY	읽기만
  O_WRONLY	쓰기만
  O_RDWR	읽기/쓰기 모두
  O_NOCTTY	제어 제한
  이를 지정하지 않으면 키보드 중단 신호 (Ctrl + C) 등의 영향을 받음
  O_NDELAY	수신 대기 차단
  read() 시 수신된 데이터 없으면 바로 반환

• flag

  tcflag_t c_iflag	입력 모드 (input)
  tcflag_t c_oflag	출력 모드 (output)
  tcflag_t c_cflag	제어 모드 (control)
  tcflag_t c_lflag	로컬 모드 (local)
  cc_t c_cc [VTIME]	Time out 설정
  cc_t c_cc [VMIN]	최소 반환 Character 수

  • ❓ c_cflag 제어모드
    • Baudrate
      • 시리얼 통신 속도 : 단위는 "bps(bit per second)"
      • 1초에 얼마의 데이터를 보낼 수 있느냐
      • 7비트 숫자가 넘겨짐
    • StopBits
      • CSTOPB : Stop bit 수 2개 [newtio.c_cflag|= CSTOPB] 
      • ~CSTOPB : Stop bit 수 1개 [newtio.c_cflag&= ~CSTOPB]
    • DataBits
      • CSIZE :  문자 크기 마스크
      • CS5 , CS6 , CS7, CS8
      • 7비트 숫자
    • 패리티 비트(Parity Bit)
      • IGNPAR : 프레임 오류 및 패리티 오류를 무시 (ignore parity)
      • PARENB : 출력 시 패리티 생성을 활성화하고 입력 (parity ENB)
      • PARODD : 설정되면 입력 및 출력의 패리티가 홀수, 반전되면 패리티가 짝수 [~PARODD] (parity odd)
    • Others
      • CRTSCTS : RTS / CTS (하드웨어) 흐름 제어를 활성화 (C RTS CTS)
      • CLOCAL : 모뎀 제어 라인 무시(Carrier Detect 신호) (C LOCAL)
      • CREAD : 수신 활성화. (C READ)
  • ❓ c_iflag : 입력 모드
    • 시리얼 포트에 수신되는 데이터에 대한 처리
    • INPCK   : 입력 패리티 검사가 활성화 (IN Parity Check)
    • IGNPAR :  패리티 오류가 있는 모든 바이트가 무시 (ingnore Parity)
    • PARMRK : 패리티 오류가있는 입력 바이트가 표시 (parity mark)
    • ISTRIP     : 유효한 입력 바이트가 7 비트로 제거
  • ❓  c_cc [VTIME] / c_cc [VMIN]
    • VMIN  : 최소 얼마의 데이터가 들어왔을 때 읽어올지Flag Description 입력이 없는 경우 반환 가능 여
    • VTIME : 데이터 수신 대기 시간. [read() 얼마나 기다리고 있을지]

    • VMIN = 0 , VTIME = 0	들어온데이터가 없어도 즉시반환 [수신된 데이터 길이 0 반환가능]	O
      VMIN = 0 and VTIME > 0	VTIME에 대한 시간이 지나면 입력데이터가 없어도 반환[수신된 데이터 길이 0 반환 가능]	O
      VMIN > 0 and VTIME = 0	수신된 문자 수가 VMIN 이상일때 반환됩니다. [수신된 데이터 길이 0을 반환하지 않습니다.]	X
      VMIN > 0 and VTIME > 0	VTIME에 대한 시간이 지났거나 (or) 수신된 문자 수가 VMIN 이상일때	X

 

2) tcflush (Terminer Control Flush)

시리얼 포트 초기화

tcflush( ttyfd, TCIFLUSH ); 

TCIFLUSH	Flushes/Discards received data, but not read. (Terminer Control I Flush)
TCOFLUSH	Flushes/Discards written data, but not transmitted. (Terminer Control O Flush)
TCIOFLUSH	Flushes/Discards both.(Terminer Control IO Flush)

Serial Port Programming: tcflush – TCIFLUSH,TCOFLUSH example – The Geek Diary

 

3) tcgetattr

터미널 장치 번호, 데이터를 저장할 구조체

• // Terminer Control 모드 설정을 위해서 Get
  tcgetattr(port->fd, &options);
  

 

4) tcsetattr

시리얼 포트에 설정 입력

• tcsetattr( port->fd, TCSANOW, &options ); // 시리얼 포트에 설정 입력
  

   

  TCSANOW	즉시 속성을 변경시켜라. (Terminer Control SA NOW)
  TCSADRAIN	큐에 저장된 출력이 쓰여질 때까지 기다린 후에 속성을 변경하라 (Terminer Control SA DRAIN)
  TCSAFLUSH	TCSADRAIN과 같지만, 큐에 저장된 입력을 버린다(Terminer Control SA FLUSH)
  TCASASOFT	어떤 것과도 덧붙여 사용할 수 있는 플래그 비트이다. 이것은 하드웨어에 대한 상황의 변경을 금지하기 위한 것이다. 이것은 BSD 확장이다. BSD가 아닌 시스템에서는 아무런 영향을 받지 않는다.