linux select 串口

Linux中的select系统调用是一种I/O多路复用技术，它允许单个进程/线程处理多个I/O操作。select可以监视多个文件描述符（例如套接字、串口等），并在这些文件描述符中的任何一个准备好进行I/O操作时返回。

基础概念

文件描述符：在Linux中，一切皆文件，包括串口、套接字等。每个打开的文件都有一个唯一的文件描述符。

I/O多路复用：允许单个进程/线程处理多个I/O操作，提高程序的并发性能。

优势

提高效率：通过单个进程/线程处理多个I/O操作，减少了进程/线程切换的开销。
简化编程模型：开发者无需为每个I/O操作创建单独的进程/线程。

类型

select系统调用主要涉及以下参数：

nfds：文件描述符集合中最大文件描述符加1。
readfds：可读文件描述符集合。
writefds：可写文件描述符集合。
exceptfds：异常条件文件描述符集合。
timeout：等待时间。

应用场景

串口通信：在嵌入式系统和工业自动化中，串口通信非常常见。使用select可以高效地处理多个串口的数据读写。
网络服务器：处理多个客户端连接时，使用select可以避免为每个连接创建单独的线程或进程。

示例代码：使用`select`处理串口通信

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>

#define SERIAL_PORT "/dev/ttyS0"
#define BUFFER_SIZE 128

int main() {
    int fd;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    fd_set readfs;    // 文件描述符集合
    struct timeval timeout;

    // 打开串口
    fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("open_port: Unable to open /dev/ttyS0");
        return -1;
    }

    // 设置串口参数（波特率、数据位、停止位、校验等）
    // ...

    while (1) {
        FD_ZERO(&readfs);       // 清空文件描述符集合
        FD_SET(fd, &readfs);    // 将串口文件描述符加入集合

        timeout.tv_sec = 5;     // 设置超时时间为5秒
        timeout.tv_usec = 0;

        int ret = select(fd + 1, &readfs, NULL, NULL, &timeout);
        if (ret == -1) {
            perror("select error");
            break;
        } else if (ret == 0) {
            printf("select timeout\n");
            continue;
        }

        if (FD_ISSET(fd, &readfs)) {  // 检查串口是否有数据可读
            int len = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE);
            if (len > 0) {
                buffer[len] = '\0';
                printf("Received data: %s\n", buffer);
            }
        }
    }

    close(fd);
    return 0;
}

可能遇到的问题及解决方法

串口配置错误：
- 问题：无法正确读取或写入串口数据。
- 原因：串口参数（如波特率、数据位、停止位、校验等）配置不正确。
- 解决方法：使用termios库正确设置串口参数。

文件描述符泄漏：
- 问题：程序运行一段时间后出现资源耗尽。
- 原因：未正确关闭打开的文件描述符。
- 解决方法：确保每次打开文件描述符后，在不再使用时及时关闭。
超时处理不当：
- 问题：长时间等待导致程序响应迟缓。
- 原因：select的超时设置不合理。
- 解决方法：根据实际需求调整超时时间，或在超时后进行适当的处理。