Linux串口poll实现稳定读写 (linux串口poll读写)
在嵌入式开发中，串口是一种常用的通信方式，可以实现设备之间的数据传输。在Linux系统中，串口通信可以通过串口设备文件来实现。但是，在高速数据传输或大量数据读写的情况下，直接使用串口设备文件会出现延迟或数据丢失等问题。为了解决这些问题，可以使用串口poll技术来实现串口的稳定读写。
一、Linux串口通信
Linux系统将串口设备当作字符设备来进行管理，串口设备文件一般位于/dev/ttyS*，其中“*”代表串口号。例如，之一个串口设备文件为/dev/ttyS0，第二个串口设备文件为/dev/ttyS1。在使用串口之前，需要先打开串口设备文件以获取文件描述符，然后就可以进行串口读写操作。
串口读写操作一般使用系统调用 read() 和 write() 来实现。read() 函数用于从串口中读取数据，函数原型为：
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
其中，fd为打开的串口设备的文件描述符，buf为存储读取数据的缓冲区，count为希望读取的字节数。函数返回值为实际读取到的字节数。
write() 函数用于向串口中写入数据，函数原型为：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
其中，fd为打开的串口设备的文件描述符，buf为待写入数据的缓冲区，count为待写入数据的字节数。函数返回值为实际成功写入的字节数。
二、poll函数介绍
poll() 函数是Linux系统中用于多路复用I/O的函数之一，可以在多个文件描述符上进行监视，当其中的任意一个文件描述符就绪时，函数就可以返回。poll() 函数的功能类似于 select() 函数，但是 select() 函数有一些限制，例如文件描述符的大小限制、效率较低等问题。因此，在Linux系统中，poll() 函数被广泛应用。
poll() 函数的原型如下：
int poll(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int timeout);
其中，fds是指向 struct pollfd 结构体数组的指针，nfds为数组中结构体的数量，timeout为等待时间。poll() 函数的返回值为就绪文件描述符的数量。
struct pollfd 结构体定义如下：
struct pollfd {
int fd; /* 文件描述符 */
short events; /* 监视事件 */
short revents; /* 实际发生的事件 */
};
其中，fd为文件描述符，events为监视事件，可以是以下事件的任意组合：
·POLLIN：有数据可读
·POLLOUT：写数据不会阻塞
·POLLPRI：有紧急数据可读
·POLLRDNORM：有数据可读
·POLLRDBAND：有优先数据可读
·POLLWRNORM：写数据不会阻塞
·POLLWRBAND：写优先数据可读
revents为实际发生的事件，与 events 中的事件相对应。
三、
在Linux系统中，使用 poll() 函数可以实现串口的稳定读写。具体实现方法如下：
1. 打开串口设备文件并设置相关参数，例如波特率、数据位、停止位等。
2. 创建 struct pollfd 结构体数组，并将串口设备文件的文件描述符和监视事件加入数组中。
3. 调用 poll() 函数进行监视，当串口设备有数据可读时，poll() 函数将返回1，此时可以使用 read() 函数从串口中读取数据。
4. 当需要向串口中写入数据时，可以使用 write() 函数进行写入，但需要先判断串口是否可写（即 POLLOUT 事件是否已经就绪），如果没有就绪则需要等待。
具体代码实现如下：
// 打开串口设备文件
int fd = open(“/dev/ttyS0”, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
if (fd
perror(“Open ttyS0 error.”);
return -1;
}
// 设置串口参数
struct termios opt;
tcgetattr(fd, &opt);
cfsetispeed(&opt, B9600);
cfsetospeed(&opt, B9600);
opt.c_cflag &= ~PARENB; // 无奇偶校验
opt.c_cflag &= ~CSTOPB; // 1位停止位
opt.c_cflag &= ~CSIZE; // 8位数据位
opt.c_cflag |= CS8; // 8位数据位
opt.c_cc[VTIME] = 0; // 读取超时时间0s
opt.c_cc[VMIN] = 1; // 最少读取1个字符
tcsetattr(fd, TCSANOW, &opt);
// 创建 struct pollfd 结构体
struct pollfd fds[1];
fds[0].fd = fd;
fds[0].events = POLLIN;
// 监视串口设备
while (1) {
int ret = poll(fds, 1, 1000); // 等待1000ms
if (ret
perror(“Poll error.”);
break;
} else if (ret == 0) {
printf(“Poll timeout.\n”);
} else {
if (fds[0].revents & POLLIN) { // 串口可读
char data[1024] = {0};
int len = read(fd, data, 1024);
if (len > 0) {
printf(“Read data: %s\n”, data);
}
}
if (fds[0].revents & POLLOUT) { // 串口可写
char data[1024] = “Hello World!”;
int len = strlen(data);
int n = write(fd, data, len);
if (n != len) {
printf(“Write error.\n”);
}
}
}
}
在上述代码中，打开串口设备文件后，使用 tcgetattr() 和 tcsetattr() 函数设置串口参数，然后创建 struct pollfd 结构体并将监视事件添加到数组中。在 while 循环中，使用 poll() 函数等待串口设备就绪，当有数据可读时使用 read() 函数读取数据，当需要写入数据时则使用 write() 函数，但必须先判断 POLLOUT 事件是否已经就绪。
四、
通过使用 Linux 中的 poll() 函数，可以实现串口的稳定读写。poll() 函数可以同时监视多个文件描述符的就绪状态，并且可以指定等待时间。使用 poll() 函数实现串口读写时，需要先设置串口参数，然后创建 struct pollfd 结构体，并将监视事件加入数组中。在进行串口读写时，必须先判断相应的事件是否已经就绪，以避免出现延迟或数据丢失等问题。
相关问题拓展阅读：
Linux中select poll和epoll的区别
============select、poll、epoll之间的区别=================
select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，
可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），
能够通知程序进行相应的读写操作,读写过程是阻塞的，
select的几大缺点：监视的文件描述符的数量存在更大限制
1 单个进程可监视的fd数量被限制
2 需要维护一个用来存放大量fd的数据结构，这样会使得用户空间和内核空间在传递该结构时复制开销大
3 对socket进行扫描时是线性扫描
//select的3个缺点：1 连接数受限 2 查找配对速度慢 3 数据由内核拷贝到用户态。
poll的实现和select非常相似，pollfd并没有更大数量限制（但是数量过大后性能也是会下降）
select、poll的内部实现机制相似，它没有更大连接数的限制，原因是它是基纯闷于链肢念表来存储的，
但是同样有一个缺点：大量的fd的数组被整体复制于用户态和内核地址空间之间，
而不管这样的复制是不是有意义。它将用户传入的数组拷贝到内核空间，
然后查询每个fd对应的设备状态，如果做饥弯设备就绪则在设备等待队列中加入一项并继续遍历,这过程经历了多次无谓的遍历
epoll是对select和poll的改进
epoll:IO的效率不会随着监视fd的数量的增长而下降。epoll不同于select和poll轮询的方式，
而是通过每个fd定义的回调函数来实现的。只有就绪的fd才会执行回调函数。
一般情况下fd数量较少的时候poll略优于epoll，但是当fd增大到某个阈值时，
poll性能急剧下降。而epoll始终保持的稳定的性能。
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