Golang 中 UART 模块编程及实践详解
编辑：本站更新：2024-04-20 19:42:14人气：6320
在 Golang 编程语言中，UART（通用异步收发传输器）模块的使用为开发者提供了与硬件设备进行低级通信的能力。这种串行接口广泛应用于嵌入式系统、物联网(IoT) 设备以及许多需要简单双向数据交换的应用场景。
一、理解 UART 和其工作原理
首先，在深入探讨 Go 语言中的 UART 实现前，我们有必要对 UART 原理有一个基本认识。UART 是一种并/串转换机制，它允许通过一对信号线实现全双工的数据传输：一条用于发送(TX)，另一条则接收(RX)。它的操作基于波特率设定，即每秒位数(bps)，常见的如9600bps或115200bps等，并且不依赖于时钟同步信号即可完成通讯任务。
二、Go 语言环境下的 UART 接口编程
对于运行在诸如树莓派或其他带有 UART 支持的微处理器上的 Golang 应用程序来说，通常可以通过操作系统提供的文件 API 来访问和控制 UART 端口。以下是一个简化的示例来演示如何初始化一个 UART：
import (
"fmt"
"os"
"syscall"
)
func setupUart() (*os.File, error) {
// 打开/dev/ttyS0端口(具体的路径可能因平台而不同)
uartDev := "/dev/ttyS0"
file, err := os.OpenFile(uartDev, syscall.O_RDWR|syscall.O_NOCTTY|syscall.O_NONBLOCK, 0644)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to open the UART device: %v", err)
}
// 设置tty属性例如波特率(BaudRate), 数据比特(Databits), 校验类型(Parity), 停止位(Stopbits)
_, _, errno := syscall.Syscall(syscall.SYS_IOCTL,
uintptr(file.Fd()),
syscall.TCSETS,
uintptr(unsafe.Pointer(&termios{})) /* 配置结构体实例 */ )
if errno != 0 {
return nil, fmt.Error(errno)
}
// 更多配置...
return file, nil
}
此代码段展示了打开 UART 设备文件的过程，设置相应的终端模式参数以匹配所需的通讯协议规范。`syscall` 包提供了一系列函数调用来执行底层 ioctl 控制命令，从而调整 UART 的各种特性。
三、实战应用 - 发送和接收数据
获取到 UART 文件句柄后，便可以开始读写实际的数据了：
dataToWrite := []byte{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'r', 'd'}
_, writeErr = file.Write(dataToWrite)
if writeErr != nil {
fmt.Println("Error writing data:", writeErr)
} else {
fmt.Println("Data written successfully")
}
buf := make([]byte, 32)
nBytesRead, readErr := file.Read(buf[:])
if readErr == io.EOF {
fmt.Println("End of transmission")
} else if readErr != nil {
fmt.Printf("Failed reading from serial port with error:%s\n",readErr.Error())
} else {
receivedMessage := string(buf[0:nBytesRead])
fmt.Println("Received message:", receivedMessage)
}
以上部分显示了一个典型的读取-发送过程。需要注意的是，真实情况下的错误处理应当更为严谨细致，同时考虑到缓冲区大小的选择应适应实际情况。
总结而言，尽管 Go 本身并未直接内置针对 UART 的高级抽象层API，但借助标准库配合 Unix/Linux 下的基础 I/O 调用机制完全可以实现在Golang环境中灵活高效地利用 UART 进行情感性的交互设计开发。这样的方式不仅保留了一定程度的操作灵活性，也使得应用程序能更好地融入目标系统的整体架构之中。无论是在实时性要求高的工业自动化领域还是面向 IoT 场景构建连接方案，掌握这一技能都将大大提升工程师的工作效率及解决方案的质量。
一、理解 UART 和其工作原理
首先，在深入探讨 Go 语言中的 UART 实现前，我们有必要对 UART 原理有一个基本认识。UART 是一种并/串转换机制，它允许通过一对信号线实现全双工的数据传输：一条用于发送(TX)，另一条则接收(RX)。它的操作基于波特率设定，即每秒位数(bps)，常见的如9600bps或115200bps等，并且不依赖于时钟同步信号即可完成通讯任务。
二、Go 语言环境下的 UART 接口编程
对于运行在诸如树莓派或其他带有 UART 支持的微处理器上的 Golang 应用程序来说，通常可以通过操作系统提供的文件 API 来访问和控制 UART 端口。以下是一个简化的示例来演示如何初始化一个 UART：
go
import (
"fmt"
"os"
"syscall"
)
func setupUart() (*os.File, error) {
// 打开/dev/ttyS0端口(具体的路径可能因平台而不同)
uartDev := "/dev/ttyS0"
file, err := os.OpenFile(uartDev, syscall.O_RDWR|syscall.O_NOCTTY|syscall.O_NONBLOCK, 0644)
if err != nil {
return nil, fmt.Errorf("failed to open the UART device: %v", err)
}
// 设置tty属性例如波特率(BaudRate), 数据比特(Databits), 校验类型(Parity), 停止位(Stopbits)
_, _, errno := syscall.Syscall(syscall.SYS_IOCTL,
uintptr(file.Fd()),
syscall.TCSETS,
uintptr(unsafe.Pointer(&termios{})) /* 配置结构体实例 */ )
if errno != 0 {
return nil, fmt.Error(errno)
}
// 更多配置...
return file, nil
}
此代码段展示了打开 UART 设备文件的过程，设置相应的终端模式参数以匹配所需的通讯协议规范。`syscall` 包提供了一系列函数调用来执行底层 ioctl 控制命令，从而调整 UART 的各种特性。
三、实战应用 - 发送和接收数据
获取到 UART 文件句柄后，便可以开始读写实际的数据了：
go
dataToWrite := []byte{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'r', 'd'}
_, writeErr = file.Write(dataToWrite)
if writeErr != nil {
fmt.Println("Error writing data:", writeErr)
} else {
fmt.Println("Data written successfully")
}
buf := make([]byte, 32)
nBytesRead, readErr := file.Read(buf[:])
if readErr == io.EOF {
fmt.Println("End of transmission")
} else if readErr != nil {
fmt.Printf("Failed reading from serial port with error:%s\n",readErr.Error())
} else {
receivedMessage := string(buf[0:nBytesRead])
fmt.Println("Received message:", receivedMessage)
}
以上部分显示了一个典型的读取-发送过程。需要注意的是，真实情况下的错误处理应当更为严谨细致，同时考虑到缓冲区大小的选择应适应实际情况。
总结而言，尽管 Go 本身并未直接内置针对 UART 的高级抽象层API，但借助标准库配合 Unix/Linux 下的基础 I/O 调用机制完全可以实现在Golang环境中灵活高效地利用 UART 进行情感性的交互设计开发。这样的方式不仅保留了一定程度的操作灵活性，也使得应用程序能更好地融入目标系统的整体架构之中。无论是在实时性要求高的工业自动化领域还是面向 IoT 场景构建连接方案，掌握这一技能都将大大提升工程师的工作效率及解决方案的质量。
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