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희봉 사공
6 years ago
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1 시리얼제어 Linux Serial Port 2013년도과정

2 차례 통신방식 Linux Serial 통신 Serial Port 설정용구조체 Serial 통신프로그래밍기법 샘플프로그램작성 2

3 통신방식 Parallel 한번에 8bit 씩데이터를송수신 전송속도가빠르나케이블이굵음 주로프린터와의접속에이용 구현하기힘들고고가 거리에제한적임 Serial 1bit 씩데이터송수신 전송속도가느리지만케이블이단순 구현하기쉽고저가 거리제한을덜받음 3

4 RS232C 인터페이스 설명 미국 EIA(Electronic Industries Association) 에의해규격화 실명칭 : EIA-RS232C 전기적, 기계적특성, 인터페이스회로의기능등을규정 전송유효거리 일반적으로 15m, 고품질케이블사용시최장 3km 데이터단말장치와모뎀을접속을위한규격 1 대 1 접속 RS232C의규격을간략화하여 PC에적용 비동기 / 동기방식모두사용 통상 PC에서는비동기방식사용 4

5 Serial Port 거의모든 PC 본체에외부인터페이스를위해내장 초기마우스는모두시리얼포트만사용 RS232C, COM1 Serial communication 을통한응용예 PC-PC, PC-Modem 외부기판의 LED (Light Emitting Diode) 제어 패널의문자점등표시 전등 relay 스위치 on/off 제어 step 모터회전제어 센서신호의 A/D 값을 PC에서읽어들이는프로그램등 5

6 Linux 의 Serial 접근 /dev 디렉터리 Linux의장치제어용디렉터리 Linux는장치를파일로간주 Serial 포트번호와장치명 COM 1 : /dev/ttys0 COM 2 : /dev/ttys1 6

7 sturct termios 터미널인터페이스제어용구조체 POSIX가지정한표준인터페이스 System V : struct termio 터미널을제어하기위한모드 입력 출력 제어 로컬 특수제어문자 7

8 sturct termios field <asm/termbits.h> #define NCCS 19 struct termios { tcflag_t c_iflag; // input mode flags tcflag_t c_oflag; // output mode flags tcflag_t c_cflag; // control mode flags tcflag_t c_lflag; // local mode flags cc_t c_line; // line discipline cc_t c_cc[nccs]; // control characters }; 8

9 입력 : c_iflag 터미널에입력되는 Data 의전처리방법을명시 정의된매크로의 OR 연산사용 BRKINT: 브레이크조건이발견되면인터럽트발생 IGNBRK: 브레이크조건무시 ICRNL: 수신한캐리지리턴을줄바꿈으로변환 IGNCR: 수신한캐리지리턴을무시 INLCR: 수신한줄바꿈을캐리지리턴으로변환 IGNPAR: 패리티에러를가진문자를무시 INPCK: 수신한문자에대해패리티검사수행 PARMRK: 패리티에러를표기 ISTRIP: 모든들어오는문자를 Strip(7 비트로설정 ) IXOFF: 입력에대한소프트웨어흐름제어설정 IXON: 출력에대한소프트웨어흐름제어설정 9

10 출력 : c_oflag 터미널에 Data 출력시문자의전처리방법을명시 정의된매크로의 OR 연산사용 OPOST: 출력처리 ON ONLCR: 출력줄바꿈을캐리지리턴 / 라인피드쌍으로변환 ONOCR: 열 0 에어떤캐리지리턴도출력하지않음 ONLRET: 줄바꿈이캐리지리턴도수행 OFILL: 지연시키기위해채움문자전송 (Padding) OFDEL: 널이아니라델 (DEL) 을채움문자로사용 NLDLY: 줄바꿈지연선택 CRDLY: 캐리지리턴지연선택 TABDLY: 탭지연선택 BSDLY: 백스페이스지연선택 VTDLY: 수평탭지연선택 FFDLY5: 폼피드지연선택 OPOST 가설정되지않을경우다른모든플래그무시 10

11 제어 : c_cflag 하드웨어특성을제어 정의된매크로의 OR 연산사용 CLOCAL: 모뎀접속이아님을명시 CREAD: 문자형 Data 수신상태로설정 CS5: 송 / 수신 Data 의 5Bit 을사용 CS6: 송 / 수신 Data 의 6Bit 을사용 CS7: 송 / 수신 Data 의 7Bit 을사용 CS8: 송 / 수신 Data 의 8Bit 을사용 CSTOPB: 문자당한개가아닌두개의정지비트사용 HUPCL: 닫을때모뎀접속을끊음 PARENB: 패리티발생과감지를가능하게함 PARODD: 홀수패리티사용 11

12 로컬 : c_lflag 터미널의다양한특성제어 정의된매크로의 OR 연산사용 ECHO: 입력문자의로컬에코를설정 ECHOE: ERASE 를받았을때백스페이스, 스페이스, 백스페이스를수행 ECHOK: KILL 문자에대해줄지우기수행 ECHONL: 줄바꿈문자를에코 ICANON: Canonical 모드사용 IEXTEN: 특정함수의구현가능하게설정 ISIG: 신호사용가능하게설정 NOFLSH: 대기열에대한플러시불가능하게설정 TOSTOP: 쓰기시도시백그라운드프로세스에게신호전송 12

13 특수제어문자 : c_cc[nccs] 특수한방식으로동작하는제어문자에대한설정 Canonical Mode VEOF: EOF 문자 VEOL: EOL 문자 VERASE: ERASE 문자 VINTR: INTR 문자 VKILL: KILL 문자 VQUIT: QUIT 문자 VSUSP: SUSP 문자 VSTART: START 문자 VSTOP: STOP 문자 Non-Canonical Mode VINTR: INTR 문자 VMIN: MIN 문자 VQUIT: QUIT 문자 VSUSP: SUSP 문자 VTIME: TIME 문자 VSTART: START 문자 VSTOP: STOP 문자 13

14 특수제어문자 : 제어문자 문자 의미 INTR QUIT ERASE KILL EOF SUSP STOP START SIGINT 신호발생 SIGQUIT 신호발생마지막문자제거 1 라인삭제 1 라인의모든문자를응용프로그램에게전달모두전달하였을경우 read() 는 0을반환 SIGSUSP 신호발생터미널에대한출력정지 XON/XOFF 흐름지원을지원하기위해사용보통 ASCII 의 XOFF 문자 ([Ctrl] + [S]) 로지정터미널에대한출력재개보통 ASCII 의 XON 문자로지정 14

15 특수제어문자 : TIME 값과 MIN 값 Non-Canonical Mode 의 read() 를지원하기위한설정 설정값 read() 상태 MIN = 0 TIME = 0 즉시반환 MIN = 0 TIME > 0 시간제한에의한반환 MIN > 0 TIME = 0 읽어들인문자가 MIN 개이상일경우에만반환 MIN > 0 TIME > 0 읽어들인문자가 MIN 개이상일경우에만반환 15

16 Serial Port 설정용구조체 4/4 struct termios { tcflag_t c_iflag; tcflag_t c_oflag; tcflag_t c_cflag; tcflag_t c_lflag; cc_t c_line; cc_t c_cc[nccs]; }; c_cc : 제어문자배열 EOF(End of File), STOP 등의제어동작들을어떤문자로정의할것인가를설정 제어문자의디폴트문자는 <asm/termios.h> 에정의됨 c_line POSIX 호환시스템에서사용되지않음 16

17 시리얼통신프로그래밍기법 Canonical Non-Canonical Asynchronous Multi Flexing 17

18 Canonical 터미널의기본처리방법 한줄단위로통신 한줄 NL(New Line, ASCII는 LF) - 디폴트 EOF(End of File) EOL(End of Line) 에의해종료되는문자열 CR(Carriage Return) 종료문자로인식되지않음 NL 문자로변환처리 18

19 Non-Canonical 한번에정해진크기의데이터만읽어들임 타이머의사용 대기시간설정가능 응용 항상정해진크기의문자들만을읽을때 대량의문자들을전송하고자할때 19

20 Asynchronous read 의조건이만족될때까지 block 되는방식 모든 API 에디폴트로설정 호출한프로그램에게 signal 전송 전송된 signal 은 signal handler 이처리 20

21 Multi Flexing 여러개의장치들을다루고자할때유용 개념이다소복잡 select() 사용 입력을기다리는동안 CPU 에부하를주지않음 polling 방식 입력이들어왔는지루프를돌면서체크 시스템부하에의한수행속도를저하야기 21

22 Canonical Sample Program 1/4 #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <termios.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #define SPEED #define SPORT B19200 "/dev/ttys1" 22

23 Canonical Sample Program 2/4 main() { char cbuff[255]; int idev = 0; int iret = 0; struct termios stoldstate; struct termios stnewstate; // 수신용버퍼 // 장치데스크립션 // 반환값 // 기존 Serial Port 상태정보 // 새로운 Serial Port 상태정보 idev = open(sport, O_RDWR O_NOCTTY); // Serial Port Open if (0 > idev) { perror(sport); exit(-100); } // 시리얼포트 Open Error 23

24 Canonical Sample Program 3/4 tcgetattr(idev, &stoldstate); // 현재 Serial Port 상태저장 bzero(&stnewstate, sizeof(stnewstate)); // 구조체초기화 // SPEED : 전송속도, cfsetispeed(), cfsetospeed() 로도설정가능 // CS8 : 8N1 (8bit, no parity, 1 stop bit) // CLOCAL : Local connection. 제어를하지않음 // CREAD : 문자수신가능 stnewstate.c_cflag = SPEED CRTSCTS CS8 CLOCAL CREAD; // IGNPAR : Parity 에러가있는문자바이트무시 // ICRNL : CR 문자를 NL 문자로변환처리 stnewstate.c_iflag = IGNPAR ICRNL; stnewstate.c_oflag = 0; // 수신된데이터를그대로출력 24

25 Canonical Sample Program 4/4 stnewstate.c_lflag = ICANON; bzero(stnewstate.c_cc, NCCS); stnewstate.c_cc[vmin] = 1; // Canonical 통신기법사용 // 제어문자초기화 // read시리턴되기위한최소문자개수지정 tcflush(idev, TCIFLUSH); tcsetattr(idev, TCSANOW, &stnewstate); // 시리얼포트수신큐초기화 // 시리얼포트에새속성적용 iret = read(idev, cbuff, 255); cbuff[iret]=0; printf("[%s]:[%d]\n", cbuff, iret); // 시리얼포트로부터데이터수신 tcsetattr(idev, TCSANOW, &stoldstate); // 시리얼포트의원래속성복귀 close(idev); // 시리얼포트닫음 } // End main() 25

26 Non-Canonical Sample Program 1/2 두변수에의한처리방법변화 c_cc[vtime] : 타이머시간설정 c_cc[vmin] : read 시리턴되기위한최소문자개수지정 VMIN > 0, VTIME = 0 TIME = 0 이면문자가들어오기전까지는무한대기 VMIN = 0, VTIME > 0 VTIME 은 time-out 값으로사용 Time-out = VTIME * 0.1Sec Time-out 이일어나기전에한문자라도들어오면 read 는리턴 VMIN > 0, VTIME > 0 VTIME 은 time-out 이아닌 inter-character 타이머로동작 리턴조건 최소 MIN 개의문자수신 두문자사이의시간이 TIME 값을넘으면리턴 문자가수신될때마다재시작 VMIN = 0, VTIME = 0 read 는바로리턴 현재읽을수있는문자의개수나요청한문자개수가반환 26

27 Non-Canonical Sample Program 2/2 stnewstate.c_lflag = 0; // Non Canonical bzero(stnewstate.c_cc, NCCS); // 밑의값을바꾸어가며테스트 stnewstate.c_cc[vtime] = 0; // 문자입력까지무한대기 stnewstate.c_cc[vmin] = 5; // 최소 5 문자받을때까진 blocking 27

28 Asynchronous Sample Program 1/6 #include <stdio.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <termios.h> #include <sys/stat.h> #include <sys/types.h> #include <sys/signal.h> #define SPEED #define SPORT B19200 "/dev/ttys1 volatile int ibreak = 0; 28

29 Asynchronous Sample Program 2/6 main() { char cbuff[255]; int idev = 0; int iret = 0; struct termios stoldstate; struct termios stnewstate; struct sigaction stsigact; // 수신용버퍼 // 장치데스크립션 // 반환값 // 기존 Serial Port 상태정보 // 새로운 Serial Port 상태정보 // 시그널액션설정 idev = open(sport, O_RDWR O_NOCTTY O_NONBLOCK); if (0 > idev) { perror(sport); exit(-100); } // 시리얼포트 Open Error 29

30 Asynchronous Sample Program 3/6 // 시리얼포트설정전에시그널핸들러등록 bzero(&stsigact, sizeof(stsigact)); stsigact.sa_handler = Handle_Serial_Sig; sigaction(sigio, &stsigact, NULL); // SIGIO signal 을수신하도록설정 fcntl(idev, F_SETOWN, getpid()); // file descriptor 를비동기로설정 fcntl(idev, F_SETFL, FASYNC); 30

31 Asynchronous Sample Program 4/6 tcgetattr(idev, &stoldstate); // 현재 Serial Port 상태저장 bzero(&stnewstate, sizeof(stnewstate)); // 구조체초기화 stnewstate.c_cflag = SPEED CRTSCTS CS8 CLOCAL CREAD; stnewstate.c_iflag = IGNPAR ICRNL; stnewstate.c_oflag = 0; // 수신된데이터를그대로출력 stnewstate.c_lflag = ICANON; stnewstate.c_cc[vmin] = 1; // read시리턴되기위한최소문자개수지정 stnewstate.c_cc[vtime]=0; tcflush(idev, TCIFLUSH); tcsetattr(idev, TCSANOW, &stnewstate); // 시리얼포트수신큐초기화 // 시리얼포트에새속성적용 31

32 Asynchronous Sample Program 5/6 while(1) { if (1 == ibreak) { iret = read(idev, cbuff, 255); // 시리얼포트로부터데이터수신 cbuff[iret]=0; printf("[%s]:[%d]\n", cbuff, iret); break; } else { sleep(2); } printf("go Sleep\n"); } 32

33 Asynchronous Sample Program 6/6 tcsetattr(idev,tcsanow,&stoldstate); // 시리얼포트의원래속성복귀 close(idev); // 시리얼포트닫음 } // End main() void Handle_Serial_Sig(int Arg) { printf("receive SIGIO Signal\n"); ibreak = 1; } 33

34 Multi Flexing Sample Program 1/6 #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <termios.h> #include <fcntl.h> #include <sys/time.h> #include <sys/types.h> #define SPEED #define COMPORT1 #define COMPORT2 B19200 "/dev/ttys0" "/dev/ttys1" void Input_Incomming(int); char cbuff[255]; 34

35 Multi Flexing Sample Program 2/6 main() { int imaxfd = 0; //maximum file descriptor used int icom1 = 0; int icom2 = 0; struct termios stoldst1; struct termios stoldst2; struct termios stnewst1; struct termios stnewst2; fd_set strfd; // file descriptor set icom1 = open(comport1, O_RDWR O_NOCTTY); if (0 > icom1) { perror(comport1); exit(-1); } 35

36 Multi Flexing Sample Program 3/6 icom2 = open(comport2, O_RDWR O_NOCTTY); if (0 > icom2) { perror(comport2); exit(-1); } tcgetattr(icom1, &stoldst1); tcgetattr(icom1, &stoldst2); bzero(&stnewst1, sizeof(stnewst1)); 36

37 Multi Flexing Sample Program 4/6 stnewst1.c_cflag = SPEED CRTSCTS CS8 CLOCAL CREAD; stnewst1.c_iflag = IGNPAR ICRNL; stnewst1.c_oflag = 0; stnewst1.c_cc[vmin] = 1; // blocking read until 1 character arrives stnewst2 = stnewst1; tcflush(icom1, TCIFLUSH); tcsetattr(icom1, TCSANOW, &stnewst1); tcflush(icom2, TCIFLUSH); tcsetattr(icom1, TCSANOW, &stnewst2); imaxfd = icom2 + 1; 37

38 Multi Flexing Sample Program 5/6 while (1) { // Set Descriptor FD_ZERO(&stRFd); FD_SET(iCom1, &strfd); FD_SET(iCom2, &strfd); // block until input select(imaxfd, &strfd, NULL, NULL, NULL); } if (FD_ISSET(iCom1, &strfd)) { Input_Incomming(iCom1); } if (FD_ISSET(iCom2, &strfd)) { Input_Incomming(iCom2); } 38

39 Multi Flexing Sample Program 6/6 } tcsetattr(icom1,tcsanow,&stoldst1); tcsetattr(icom2,tcsanow,&stoldst2); close(icom1); close(icom2); void Input_Incomming(int iport) { int iret = read(iport, cbuff, 255); } cbuff[iret]=0; printf("[%s]:[%d]\n", cbuff, iret); 39

40 정리 컴퓨터통신 Serial 통신용구조체및플래그 Linux에서의 Serial Port 접근 Serial 통신기법 Canonical Non-Canonical Asynchronous Multi Flexing 샘플프로그램 40

Microsoft Word doc

Microsoft Word doc 1. Serial 프로그램예제 1.1. 개요 타겟보드자체에메인콘솔용으로사용되는통신포트이외에두개의다른포트를지원하고있다. 일반적으로메인콘솔용으로사용되는포트는통신용으로부적합하다. 왜냐하면커널에서발생되는메세지가메인콘솔로출력되기때문에통신에방해를받을수있기때문이다. 이런이유로타겟보드에는통신시험이나응용통신에이용할수있도록 MCU 의통신포트에 MAX2421 레벨변환기를추가하였다.