Linux环境C语言读取Duet2开发板串口出现目标数据丢失问题

问题描述 #

尝试使用C语言编写程序读取Duet2开发板的串口数据，预期输出为两类内容：

• 以N开头、后跟若干数值的目标数据行
• 偶发的加热器相关警告信息
  实际运行C代码时仅能输出加热器警告内容，N开头的目标数据行完全丢失。已知Duet2开发板串口输出正常，使用Python代码可完整读取所有串口数据。

相关代码 #

存在问题的C代码 #

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <termios.h>

int main(int argc, char ** argv) 
{
  int fd;
  struct termios SerialPortSettings;

  // Open the Port. We want read/write, no "controlling tty" status, and open it no matter what state DCD is in
  fd = open("/dev/ttyACM0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
  
  // setting baud rates 

  cfsetispeed(&SerialPortSettings,B115200); 
  cfsetospeed(&SerialPortSettings,B115200);
        
  if (fd == -1) 
  {
    perror("open_port: Unable to open /dev/ttyACM0 - ");
    return(-1);
  }

  fcntl(fd, F_SETFL, 0);

 
  // Read up to 255 characters from the port if they are there

  char buf[256];
  
  while (1)
  {
    int k = read(fd, (void*)buf, 255);
    if (k < 0) 
    {
      perror("Read failed - ");
      return -1;
    } 
    else if (k == 0) 
    {
      printf("No data on port\n");
    }
    else 
    {
      printf("Read line is : %s \n",buf);
      
    }
  }
  
  close(fd);
  return 0;
}

可正常运行的Python代码 #

import serial
import time
import subprocess

LINUX = 1

output = subprocess.check_output("python -m serial.tools.list_ports", shell=True) # sending command to terminal 
output = output.decode('utf-8') # the output is of type b'somestring' This removes that
output = output.splitlines() # so we can access the COM part

if LINUX:
    temp = output[0].split()
    port = temp[0]
else:
    port =  output[0]
    
data = open("Input.txt", "w")
ser = serial.Serial(port, 115200, timeout=30)
print("Serial Port opened on : " + ser.name)

counter = 0
while (1):
    response = ser.readline().decode('utf-8')
    print(response)
    data.write(response)
    if response == "":
        break

time.sleep(1)
data.close()

问题原因 #

你的C代码存在3个核心错误，共同导致了目标数据丢失：

• 串口配置完全未生效，参数错误：你定义的SerialPortSettings是未初始化的局部变量，内部全是垃圾值，仅修改了波特率参数，既没有读取当前串口的默认配置，也没有调用tcsetattr将配置写入串口设备。Python的serial库默认配置为8N1（8数据位、1停止位、无奇偶校验）、无流控，C代码未做对应配置的情况下，短的警告行可能凑巧被识别，长的N开头数据行直接因为校验/帧错误被内核丢弃。
• 未给读取到的字节添加字符串结束符：read函数仅返回读取到的字节数，不会自动在缓冲区末尾添加\0，你直接用printf("%s")打印会导致越界读取栈上的脏数据，长行内容大概率会被破坏。
• 未实现按行读取逻辑：串口是字节流，单次read调用可能只返回半行数据，你的代码没有缓存拆分的行片段，直接输出会导致长的N行被拆分、内容混乱，无法被识别。

修复建议 #

1. 串口打开成功后，先调用tcgetattr(fd, &SerialPortSettings)读取当前默认配置，再修改波特率、配置8N1模式、关闭流控、开启原始模式，最后调用tcsetattr(fd, TCSANOW, &SerialPortSettings)让配置生效。
2. 每次read返回后，在buf[k]位置写入\0，保证缓冲区是合法的C字符串。
3. 自行实现行缓存逻辑，将每次读取到的字节存入全局缓存，检测到换行符再整行输出。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者HDEV5