一、配置及初始化串口
首先，在开始编写串口通信程序前，我们需要对目标系统的串行端口进行适当的设置并完成初始化操作。通常涉及到的主要参数包括波特率（如9600bps），奇偶校验位类型（无/奇/偶/even）、停止位数目(1或2)、字长度等属性设定。以下是一个典型的基于Linux环境下的Serial Port initialization示例：
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <termios.h>
#include <fcntl.h>
#define BAUDRATE B9600 // 设置波特率为 9600 bps
#define MODEMDEVICE "/dev/ttyS0" // 设定串口号为 ttyS0
int setup_serial(int fd, int baud)
{
struct termios options;
tcgetattr(fd,&options); /* Get the current attributes of the port */
cfsetispeed(&options,BAUDRATE);/* Set reading speed to be baudrate*/
cfsetospeed(&options,BAUDRATE);/* Set writing speed to be baudrate*/
options.c_cflag &= ~PARENB; // Clear parity bit, disable parity checking
options.c_cflag &= ~CSTOPB; // Use one stop bit only
options.c_cflag |= CS8; // Eight bits per byte (most common)
options.c_iflag = IGNPAR | IXON |IXOFF ;// Ignore bytes with parity errors
options.c_oflag &= ~(OPOST|ONLCR);//No Output Processing
options.c_lflags=ICANON;//Enable canonical mode
tcsetattr(fd,TCSANOW,&options);
return.fd;
}
上述函数主要利用`<termios.h>`库提供的功能进行了详细的串口模式配置，然后调用tcsetattr()将其应用到指定文件描述符所代表的实际物理串口中。
二、读取与发送数据
完成了串口初始化后，我们就可以执行数据接收和发送的操作了。以下是简单的收发函數例子:
c
void write_to_port(int filedes,char *string)
{
write(filedes,string,strlen(string));
}
char read_from_port(int filedes){
char ch;
read(filedes,&ch,sizeof(ch));
return ch;
}
write_to_port函数用于向选定的串口发送字符串内容；read_from_port则从串口一次性读取一个字符。
三、完整实例分析
假设现在有一个简单的需求：PC机上的应用程序通过串口每隔一段时间发送一条消息至单片机或其他设备，同时监听来自该设备返回的消息。下面是对此需求的一个简化的伪实现实现片段：
c
int main()
{
int serial_fd = open(MODEMDEVICE,O_RDWR | O_NOCTTY );//打开串口设备
if(setup_serial(serial_fd,BAUDRATE)<0){// 初始化串口失败，则退出程序
perror("setup_serial");
return -1;
}
while(1){
const char* message = "Hello World!\n";
write_to_port(serial_fd,message);
sleep(5); // 延迟五秒以模拟周期性任务
char received_char;
received_char = read_from_port(serial_fd);
printf("Received: %c\n",received_char);
}
close(serial_fd); // 使用完毕关闭串口资源
return 0;
}
以上就是一个基本完整的C语言下串口通信程序的设计过程及其具体实施方法。当然实际情况可能会更复杂，例如涉及错误处理机制、超时重试逻辑、多帧协议解析等等，但无论如何理解并掌握基础原理是至关重要的第一步。随着不断实践和完善，开发者能够针对不同应用场景构建出更加高效稳定的串口通信解决方案。
