27.2. 串行术语和硬件

以下术语在串行通信中经常使用:

bps

​ 比特每秒(bps)是数据传输的速率。

DTE

​ 数据终端设备(DTE)是串行通信中两个端点之一。一个例子是一台计算机。

DCE

​ 数据通信设备(DCE)是串行通信中的另一个端点。通常,它是一个调制解调器或串行终端。

RS-232

​ 定义硬件串行通信的原始标准。此后,它被重新命名为 TIA-232。

当提到通信数据率时,本节不使用术语“波特”。波特指的是在一段时间内进行的电气状态转换的数量,而 bps 才是正确的术语。

要将一个串行终端连接到 FreeBSD 系统上,需要在计算机上安装一个串行端口和适当的电缆来连接到串行设备。已经熟悉串行硬件和电缆的用户可以安全地跳过这一部分。

27.2.1. 串行电缆和端口

有几种不同类型的串行电缆。最常见的两种类型是空调制解调器电缆和标准 RS-232 电缆。硬件的文档应该描述所需的电缆类型。

这两种类型的电缆在电线与连接器的连接方式上有所不同。每条线代表一个信号,RS-232C 信号名称中总结了定义的信号。一条标准的串行电缆直接传递所有的 RS-232C 信号。例如,电缆一端的“传输数据”引脚会连接到另一端的“传输数据”引脚。这是用于连接调制解调器和 FreeBSD 系统的电缆类型,也适用于某些终端。

空调制解调器电缆将连接器一端的“发送数据”针脚与另一端的“接收数据”针脚进行切换。该连接器可以是 DB-25 或 DB-9。

无调制解调器电缆可以使用 DB-25 到 DB-25 无调制解调器电缆、DB-9 到 DB-9 无调制解调器电缆和 DB-9 到 DB-25 无调制解调器电缆中总结的引脚连接来构建。虽然标准要求 1 号针脚直通 1 号针脚的“保护性接地”线,但它经常被省略。有些终端只使用针脚 2、3 和 7,而其他终端需要不同的配置。如有疑问,请参考硬件的文件。

表1. RS-232C信号名称

简称全称
RD收到的数据
TD转送的数据
DTR数据终端就绪
DSR数据集准备就绪
DCD数据载体检测
SG信号地
RTS请求发送
CTS清理发送

表2. DB-25到DB-25无调制解调器电缆

信号Pin#Pin#信号
SG7连接到7SG
TD2连接到3RD
RD3连接到2TD
RTS4连接到5CTS
CTS5连接到4RTS
DTR20连接到6DSR
DTR20连接到8DCD
DSR6连接到20DTR
DCD8连接到20DTR

表3. DB-9到DB-9无调制解调器电缆

信号Pin#Pin#信号
RD2连接到3TD
TD3连接到2RD
DTR4连接到6DSR
DTR4连接到1DCD
SG5连接到5SG
DSR6连接到4DTR
DCD1连接到4DTR
RTS7连接到8CTS
CTS8连接到7RTS

表4. DB-9到DB-25无调制解调器电缆

信号Pin#Pin#信号
RD2连接到2TD
TD3连接到3RD
DTR4连接到6DSR
DTR4连接到8DCD
SG5连接到7SG
DSR6连接到20DTR
DCD1连接到20DTR
RTS7连接到5CTS
CTS8连接到4RTS

注意

当一端的一个引脚连接到另一端的一对引脚时,通常是在其连接器中的一对引脚之间用一根短线来实现,用一根长线来连接另一个单引脚。

串行端口是 FreeBSD 主机和终端之间进行数据传输的设备。有几种类型的串行端口。在购买或制作电缆之前,请确保它能够适应终端和 FreeBSD 系统上的端口。

大多数终端有 DB-25 端口。个人计算机可能有 DB-25 或 DB-9 端口。多端口串口卡可能有 RJ-12 或 RJ-45 端口。请参阅硬件附带的文档,了解关于端口种类的规格,或者目测端口的类型。

在 FreeBSD 中,每个串口都可以通过 /dev 中的一个条目来访问。有两种不同类型的条目。

  • 调入端口被命名为 /dev/ttyuN,其中 N 是端口号,从 0 开始。如果一个终端被连接到第一个串口(COM1),使用 /dev/ttyu0 来指代该终端。如果终端在第二个串口(COM2)上,使用 /dev/ttyu1,以此类推。一般来说,呼入端口是用于终端的。呼入端口要求串行线断言“数据载波检测”信号以正确工作。

  • Call-out 端口在 FreeBSD 8.X 和更高版本中被命名为 /dev/cuauN,在 FreeBSD 7.X 和更低版本中被命名为 /dev/cuadN。Call-out 端口通常不用于终端,而是用于调制解调器。如果串行电缆或终端不支持 "数据载波检测 "信号,就可以使用呼出端口。

FreeBSD 还提供了初始化设备(/dev/ttyuN.init/dev/cuauN.init/dev/cuadN.init)和锁定设备(/dev/ttyuN.lock/dev/cuauN.lock/dev/cuadN.lock)。初始化设备用于在每次打开一个端口时初始化通信端口参数,例如用于使用 RTS/CTS 信令进行流量控制的调制解调器的 crtscts。锁定设备用于锁定端口的标志,以防止用户或程序改变某些参数。请参考 termios(4), sio(4) 和 stty(1),分别了解关于终端设置、锁定和初始化设备以及设置终端选项的信息。

27.2.2. 串行端口配置

默认情况下,FreeBSD 支持四个串口,即通常所说的 COM1COM2、**COM3 **和 COM4。FreeBSD还支持哑巴的多端口串行接口卡,如 BocaBoard 1008和2016,以及更智能的多端口卡,如Digiboard制造的那些。然而,默认的内核只寻找标准的COM端口。

要想知道系统是否能识别串口,可以寻找以 uart 开头的系统启动信息:

# grep uart /var/run/dmesg.boot

如果系统不能识别所有需要的串口,可以在 /boot/device.hints 中添加额外的条目。这个文件已经包含了 COM1hint.uart.0.*条目和 COM2hint.uart.1.* 条目。当添加 COM3 的端口条目时,使用 0x3E8,而 COM4 使用0x2E8。常见的IRQ地址是COM3的5和COM4的9。

要确定端口使用的默认终端 I/O 设置集,请指定其设备名称。这个例子确定了 COM2 上的呼入端口的设置:

# stty -a -f /dev/ttyu1

串行设备的全系统初始化是由 /etc/rc.d/serial 控制的。这个文件会影响到串行设备的默认设置。要改变一个设备的设置,请使用 stty。默认情况下,改变后的设置在设备关闭前一直有效,当设备重新打开时,它又回到了默认设置。要永久地改变默认设置,请打开并调整初始化设备的设置。例如,要打开 ttyu5CLOCAL 模式、8位通信和 XON/XOFF 流量控制,请输入:

# stty -f /dev/ttyu5.init clocal cs8 ixon ixoff

为了防止某些设置被应用程序改变,对锁定设备进行调整。例如,要把 ttyu5 的速度锁定为 57600 bps,请输入:

# stty -f /dev/ttyu5.lock 57600

现在,任何打开 ttyu5 并试图改变端口速度的应用程序将被锁定在 57600 bps。