linux主线程子线程串口

基础概念

在Linux系统中，主线程（main thread）是程序启动时创建的第一个线程，负责执行程序的主要逻辑。子线程（sub-thread）是由主线程创建的额外线程，用于执行并发任务。串口（Serial Port）是一种用于数据传输的通信接口，通常用于连接外部设备，如传感器、打印机等。

类型

守护线程（Daemon Thread）：在主线程结束后自动结束的线程，通常用于后台任务。
用户线程（User Thread）：需要显式管理生命周期的线程，通常用于执行主要任务。

应用场景

数据采集：通过串口连接传感器，子线程负责实时采集数据并处理。
设备控制：通过串口发送控制命令，子线程负责接收响应并处理。
日志记录：主线程执行主要逻辑，子线程负责记录日志。

遇到的问题及解决方法

问题1：串口数据读取不完整

原因：可能是由于主线程阻塞或子线程处理速度不够快导致的。

解决方法：

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

#define SERIAL_PORT "/dev/ttyUSB0"
#define BUFFER_SIZE 1024

void *read_serial(void *arg) {
    int fd = *(int *)arg;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    while (1) {
        int n = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE);
        if (n > 0) {
            // 处理读取的数据
            printf("Received data: %.*s\n", n, buffer);
        }
    }
    return NULL;
}

int main() {
    int fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("Failed to open serial port");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600);
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
    options.c_cflag &= ~PARENB;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    options.c_cflag |= CS8;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, read_serial, &fd);
    pthread_detach(thread_id);

    // 主线程执行其他任务
    while (1) {
        sleep(1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

参考链接：Serial Port Programming in Linux

问题2：子线程与主线程同步问题

原因：可能是由于子线程和主线程之间的数据共享和同步机制不当导致的。

解决方法：

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

#define SERIAL_PORT "/dev/ttyUSB0"
#define BUFFER_SIZE 1024

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
char shared_buffer[BUFFER_SIZE];

void *read_serial(void *arg) {
    int fd = *(int *)arg;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    while (1) {
        int n = read(fd, buffer, BUFFER_SIZE);
        if (n > 0) {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            strncpy(shared_buffer, buffer, n);
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
    return NULL;
}

int main() {
    int fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd == -1) {
        perror("Failed to open serial port");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B9600);
    cfsetospeed(&options, B9600);
    options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);
    options.c_cflag &= ~PARENB;
    options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    options.c_cflag |= CS8;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, read_serial, &fd);
    pthread_detach(thread_id);

    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        if (strlen(shared_buffer) > 0) {
            printf("Main thread received data: %s\n", shared_buffer);
            memset(shared_buffer, 0, BUFFER_SIZE);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

参考链接：POSIX Threads Programming