0. 前言

本文我们设计一个简单的实例--嵌入式串口协议处理系统，来实现串口与网口数据间的传输。说白了，就是把从串口读取到的数据发向网络，把从网络读取到的数据发向串口。在系统发送和接收以太网数据的时候，需要在这之前建立连接。

并且由于在实现网络数据传向串口和串口数据发向网络的过程是同时进行，这就需要用到多线程技术。对于串口通信和TCP/IP协议就不过多介绍，下面直接讲如何做一些简单的编程，需要有一点C语言基础。

1. Linux下线程编程的接口函数

Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a (在Makefile里添加LDLIBS += -lpthread即可)。

#include <pthread.h>

分别实现了串口转网络和网络串口功能以后，下面需要把两个功能分别添加进各自的线程。

这里分别命名为task和task2。

void task(int *counter)；
void task2(int *counter)；

用函数pthread_create来创建一个线程，返回0则表示创建成功：

pthread_create( &thrd , NULL , (void*) task , (void*) &gCounter );

用pthread_join等待线程结束(当然程序中是要让线程无限循环的)：

pthread_join(thrd, NULL); 

当面这些都实现以后，在Linux下编译，生成目标文件，下载到开发板准备运行。

2. 程序编写

2.1 网络程序的编写

由于μClinux携带了RTL8019驱动和TCP/IP协议，因此，在μClinux下实现网络功能就显得比较的简单。

2.1.1 服务器端的程序

if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)       //UDP方式
{
    printf("ERROR:Cannot obtain Socket Descriptor!\n");
    return(0);
}
addr_local.sin_family=AF_INET;                    
addr_local.sin_port=htons(PORT);

addr_local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;
if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&addr_local,sizeof(struct sockaddr)) == -1)
{
    printf("ERROR:Cannot bind port %d\n !",PORT);
    return (0);
}
else
{
    printf("OK:Bind successfully!\n");
}
sin_size=sizeof(struct sockaddr);
num=recvfrom(sockfd, revbuf, sizeof(revbuf), 0, (struct sockaddr*)&addr_remote, &sin_size);
if(num<0)
{
}
else
{
    write(fd,revbuf,num);
    printf("\n");
}

2.1.2 客户端程序

if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)       //UDP方式
{
    printf("ERROR:Cannot obtain Socket Descriptor!\n");
    return(0);
}
addr_remote.sin_family=AF_INET;
addr_remote.sin_port=htons(PORT);                   

addr_remote.sin_addr.s_addr=inet_addr((const char*)m_strServer);
size=read(fd,revbuf,8);
if(size>0)
{
    num=sendto(sockfd,revbuf,size,0,(struct sockaddr * )&addr_remote,sizeof(struct sockaddr_in));
    if(num<0)
    {
        printf("ERROR:Cannot send your data!\n");
    }
    else
    {
        printf("OK,Sent Success");
    }
}

2.2 串口程序的编写

在μClinux下的串口实现，由于它已经带了串口的驱动程序，只需要在应用的时候将其打开就可以。这里，我们使用默认的115200Hz的频率，8位数据位，无奇偶校验，1位停止位，无数据流控制。

代码如下：

int fd;
fd=open("/dev/ttyS0",O_RDWR);

其中open函数表示打开设备文件，因为Linux是以文件方式管理设备的，要打开一个设备，只需要用打开文件的函数就可以了。

而串口在Linux里位于dev文件夹下，串口0、串口1依次对应ttyS0、ttyS1。

O_RDWR表示以可读写方式打开设备。

fd存储设备号，如所有欲检查的权限都通过了则返回0值，表示成功，只要有一个权限被禁止则返回-1。

同样的，将数据写入串口的话，我们使用write函数：

int fd;
write(fd,buf,num);

这里fd表示已经打开的设备号，这里是串口0，buf表示需要发送的数据，而num则表示发送的数据量。如果发送失败则返回-1，错误代码写人errno中。如果write顺利，则返回实际写入的字节数。

2.3 完整的程序

好了，上面的一些解释介绍，下面的完整的源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#define PORT        5000            //通信端口
#define LENGTH      64              //缓存大小
void task(int *counter);           //task:ser2udp
void task2(int *counter);          //task2:udp2ser
int gCounter = 0;                 
int gCounter2 = 0;
//task的变量
int size;
int sockfd;                         
int num;                                
char revbuf[LENGTH];
//task2的变量
int size2;                      
int num2;                             
char revbuf2[LENGTH];
//变量
int fd;
char m_strServer[]="192.168.0.10";      //PC的IP 
struct sockaddr_in addr_local;
struct sockaddr_in addr_remote; 

int main(void)
{
    pthread_t thrd,thrd2;
    int result;

    if((fd=open("/dev/ttyS0",O_RDWR))==-1)
    {
        printf("ERROR:can not open COM0\n");
        return (0);
    }
    else
    {
        printf("Success open COM0\n");
    }
    //ser2udp
    addr_remote.sin_family=AF_INET;        //UDP
    addr_remote.sin_port=htons(PORT);                  //填入端口
    addr_remote.sin_addr.s_addr=inet_addr((const char*)m_strServer);   //目标IP
    //udp2ser
    if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1)
    {
        printf("ERROR:Cannot obtain Socket Descriptor!\n");
        return(0);
    }
    addr_local.sin_family=AF_INET;                    
    addr_local.sin_port=htons(PORT);                 
    addr_local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;            
    if(bind( sockfd,(struct sockaddr *)&addr_local,sizeof(struct sockaddr))==-1)
    {
        printf("ERROR:Cannot bind port %d\n !",PORT);
        return (0);
    }
    else
    {
        printf("OK:Bind successfully!\n");
    }
    size2 = sizeof(struct sockaddr);
    fprintf(stderr,"hello world\n");

    //创建task
    result = pthread_create(&thrd,NULL,(void*)task,(void*)&gCounter);    
    if (result)
    {
        perror("pthread create fail");
        exit(0);
    }
    //创建task2
    result = pthread_create(&thrd2,NULL,(void*)task2,(void*)&gCounter2); 
    if (result)
    {
        perror("pthread create fail");
        exit(0);
    }
    pthread_join(thrd,NULL);         //等待task结束
    return 0;
}

// ser2udp
void task(int *counter)
{
    printf("hello world from pthread1!\n");
    while(1)
    {
        size=read(fd,revbuf,8);             //从串口读取数据
        if(size>0)                          //size里是读取到的数据量
        { 
            //发向网络
            num=sendto(sockfd,revbuf,size,0,(struct sockaddr * )&addr_remote,sizeof(struct sockaddr_in));   
            //发送失败
            if(num<0)                                          
            {
                printf("ERROR:Cannot send your dta!\n");
            }
            else
            {
            }
        }
    }
}

//task2:udp2ser
void task2(int *counter)
{
    printf("hello world from pthread2!\n");
    while(1)
    { 
        //等待网络数据
        num2=recvfrom(sockfd,revbuf2,sizeof(revbuf2),0,(struct sockaddr * )&addr_remote,&size2); 
        if(num2<0)                    //获取失败                  
        {
        }
        else                                               
        {
            write(fd,revbuf2,num2);      //写入串口
            printf("\n");
        }
    }
}

好了，按照上面的步骤编译运行，然后同时打串口调试助手和网络调试助手，都设置成定时发送模式，我都设置成10ms，二者不断发送接收数据，测试了一下，在一个局域网内，数据的丢失量的非常小的.

对于UDP协议这算正常现象, 至此我们的这个多线程示例算是成功完成!