ゼミのお話/ロボット工学者養成所/一覧/シリアル通信によるデバイス制御/シリアル通信プログラム概説

対象機器の状態 †

armadillo300にはシリアルポートがCON6とCON7の二つ用意されている．CON7はPCと接続し，ログインやコンパイルなどの各種作業に使用する．一方，CON6をセンサ・サーボコントローラに接続し，センサ情報の取得やサーボ駆動のためのコマンド送受信に用いる．プログラム上ではCON6は下記のデバイス名で使用することができる．
- /dev/ttyAM1

図1 armadillo300上のポート

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シリアル通信プログラム†

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シリアル通信プログラム骨子 †

01:#include <sys/types.h>
02:#include <sys/stat.h>
03:#include <sys/ioctl.h>
04:#include <fcntl.h>
05:#include <termios.h>
06:#include <unistd.h>
07:#include <stdio.h>
08:#include <stdlib.h>
09:#include <string.h>
10:
11:/* シリアルインターフェースに対応するデバイスファイル */
12:#define SERIAL_PORT     "/dev/ttyAM1"
13:
14:int main(){
15:
16:  /* シリアルインターフェースのオープン */
17:  /* O_RDWR: 入出力用にオープン */
18:  /* O_NOCTTY: ノイズ等による不意のctrl-cを防ぐため，tty制御なし */
19:  /* シリアルインターフェースをint型変数"fd"の名前で扱えるように */
20:  int fd;
21:  fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR | O_NOCTTY);
22:  if(fd < 0){
23:    printf("%s doesn't open it\n",SERIAL_PORT);
24:    return -1;
25:  }
26:
27:  /* シリアルポートの設定を行う変数を宣言 */
28:  struct termios oldtio, newtio;
29:  /* 現在の設定を oldtio に保存 */
30:  tcgetattr(fd, &oldtio);
31:  /* 今回使用する設定 newtio に現在の設定 oldtio をコピー */
32:  newtio = oldtio;
33:
34:  /* 入出力スピードの設定 */
35:  /* 以下の方法1または方法2で設定．どちらかでよいので方法2を有効にしている */
36:
37:  /* 方法1 */
38:  /* cfsetispeed(&newtio, B115200); /* 入力スピード設定 */
39:  /* cfsetospeed(&newtio, B115200); /* 出力スピード設定 */
40:
41:  /* 方法2 */
42:  cfsetspeed(&newtio, B115200); /* 入出力スピード設定 */
43:
44:  /* 27行目-42行目までの設定を有効にする */
45:  tcflush(fd, TCIFLUSH);
46:  tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio); /* 設定を有効に */
47:
48:  /* ここからがユーザ固有の処理:例として文字列 hello を送信(write関数)．受信はread関数 */
49:  char buf[20];
50:  strcpy(buf,"hello");
51:  write(fd, buf , sizeof(buf)); /* write関数:送信処理 */
52:
53:  /* デバイスの設定を戻す */
54:  tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio);
55:  close(fd);
56:  return 0;
57:}

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シリアル通信プログラム骨子の概要 †

通信のための準備・終了処理
- 16行目から46行目までがシリアル通信を行うための準備の部分である．基本的にプログラムによってあまり変更がないので，丸覚えでもかまわない．
- 53行目から56行目までがシリアル通信を終了させるための後始末の部分である．基本的にプログラムによって変更はないので，丸覚えでもかまわない．
メインプログラム
- 48行目から51行目までがシリアル通信を使ったプログラムの部分である．ここで，自分の考えた処理を行わせる．特に51行目が重要であり，write関数によって接続機器に情報を送信している．
  - read関数:受信(接続機器から Armadillo-300に情報伝達)
  - write関数:送信(Armadillo-300 から接続機器に情報伝達)
基本的には，「通信のための準備・終了処理」の部分は殆ど定型であり，丸覚えでかまわない

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詳細説明†

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シリアル通信プログラム骨子の説明 †

12行目
- #define SERIAL_PORT "/dev/ttyAM1"
  - 今回使用するシリアルインターフェース
21行目
- fd = open(SERIAL_PORT, O_RDWR | O_NOCTTY);
  - シリアルインターフェースを"fd"の名前で使えるようにする．
28-32行目
- struct termios oldtio, newtio
  - 非同期通信ポートを制御するための汎用ターミナルインタフェース(ここではシリアルポート)の設定を司る変数．詳しくは後ほど説明．
- tcgetattr(fd, &oldtio);
  - シリアルインターフェース"fd"から，現在の設定を読み込みoldtioに保存
- newtio = oldtio
  - 現在の設定をnewtioにコピー．以後，newtioの設定を変え，tcsetattr(fd,&newtio)などでシリアルインターフェース"fd"の設定変更を行う．最後にtcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio)にてシリアルインターフェース"fd"を初期の設定に戻す．大まかな流れは後ほど説明．
38-39行目
- cfsetispeed(&newtio, B115200);
  - newtioの中の入力に関する通信速度の設定
- cfsetospeed(&newtio, B115200);
  - newtioの中の出力に関する通信速度の設定
42行目
- cfsetspeed(&newtio, B115200);
  - 36-38行目と同じことをしている．こちらは入出力を一度に設定している．
45-46行目
- tcflush(fd, TCIFLUSH);
  - シリアルインターフェースの送受信データをクリア
    tcsetattrの実行のために必要．
- tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);
  - newtioを用いてシリアルインターフェース"fd"を設定．
51行目
- write(fd, buf , sizeof(buf));
  - シリアルインターフェース"fd"にsize(buf)分のデータbufを送信
54-55行目
- tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio);
  - シリアルインターフェース"fd"を初期の設定(oldtio)に戻す
- close(fd);
  - シリアルインターフェースと名前"fd"の繋がりを開放．