一. 串口应用程序编程介绍
1.串口的作用
UART：通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，简称串口。
调试：移植u-boot、内核、应用程序时，主要使用串口查看打印信息
外接各种模块
2. 本套视频特别说明
Linux驱动大全中UART子系统里，有UART应用编程，也有UART驱动程序的深入讲解。
我们把Linux驱动大全中UART应用编程部分的课程，放到Linux应用编程基础里。
观看视频时，要注意源码路径有变化：
视频中使用的GIT仓库是：
doc_and_source_for_drivers
源码路径为：
doc_and_source_for_drivers\IMX6ULL\source\09_UART doc_and_source_for_drivers\STM32MP157\source\A7\09_UART
你学习应用编程时，GIT仓库是：
01_all_series_quickstart
源码路径为：
01_all_series_quickstart\04_嵌入式Linux应用开发基础知识\source\14_UART
二. 硬件知识_UART硬件介绍
1. 串口的硬件介绍
UART的全称是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，即异步发送和接收。
串口在嵌入式中用途非常的广泛，主要的用途有：
打印调试信息；
外接各种模块：GPS、蓝牙；
串口因为结构简单、稳定可靠，广受欢迎。
通过三根线即可，发送、接收、地线。
通过TxD->RxD把ARM开发板要发送的信息发送给PC机。
通过RxD->TxD线把PC机要发送的信息发送给ARM开发板。
最下面的地线统一参考地。
2. 串口的参数
波特率：一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
起始位:先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。
数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。小端传输。
校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据
传送的正确性。
停止位：它是一个字符数据的结束标志。
怎么发送一字节数据，比如‘A‘?
‘A’的ASCII值是0x41,二进制就是01000001，怎样把这8位数据发送给PC机呢？
a.双方约定好波特率（每一位占据的时间）；
b.规定传输协议
原来是高电平，ARM拉低电平，保持1bit时间；
PC在低电平开始处计时；
ARM根据数据依次驱动TxD的电平，同时PC依次读取RxD引脚电平，获得数据；
前面图中提及到了逻辑电平，也就是说代表信号1的引脚电平是人为规定的。
如图是TTL/CMOS逻辑电平下，传输‘A’时的波形：
如图是RS-232逻辑电平下，传输‘A’时的波形：
在-12V至-3V之间，就认为是逻辑1，在+3V至+12V之间就为逻辑0。
RS-232的电平比TTL/CMOS高，能传输更远的距离，在工业上用得比较多。
市面上大多数ARM芯片都不止一个串口，一般使用串口0来调试，其它串口来外接模块。
3. 串口电平
ARM芯片上得串口都是TTL电平的，通过板子上或者外接的电平转换芯片，转成RS232接口，连接到电
脑的RS232串口上，实现两者的数据传输。
现在的电脑越来越少有RS232串口的接口，当USB是几乎都有的。因此使用USB串口芯片将ARM芯片上
的TTL电平转换成USB串口协议，即可通过USB与电脑数据传输。
上面的两种方式，对ARM芯片的编程操作都是一样的。
4. 串口内部结构
ARM芯片是如何发送/接收数据？
如图所示串口结构图：
要发送数据时，CPU控制内存要发送的数据通过FIFO传给UART单位，UART里面的移位器，依次将数据
发送出去，在发送完成后产生中断提醒CPU传输完成。
接收数据时，获取接收引脚的电平，逐位放进接收移位器，再放入FIFO，写入内存。在接收完成后产生
中断提醒CPU传输完成。
三. TTY体系中设备节点的差别
参考资料：
解密TTY：https://www.cnblogs.com/liqiuhao/p/9031803.html
彻底理解Linux的各种终端类型以及概念：https://www.cnblogs.com/liqiuhao/p/9031803.html
Linux终端和Line discipline图解：https://blog.csdn.net/dog250/article/details/78818612
What Are Teletypes, and Why Were They Used with Computers?：https://www.howtogeek.com/727213/what-are-teletypes-and-why-were-they-used-with-computers/
1. 傻傻分不清
/dev/ttyS0、/dev/ttySAC0、/dev/tty、/dev/tty0、/dev/tty1、/dev/console，它们有什么差别？
TTY/Terminal/Console/UART，
它们有什么差别？
2. 要讲历史了
2.1 电传机teletype
teletype，更准确地说是teleprinter，是一种通信设备，可以用来发送、接收文本信息。
teletype是一家公司的名字，它生产的teleprinter实在太有名，结果公司名变成了这类产品的名字：
teleprinter都被称为teletype了。
teletype被用来传输商业电报，想像一下：
把两台teletype的线缆接在一起，或者使用无线技术连接两台teletype
这边打字，另一边就可以接收到信息并通过纸张打印出来
注意：这两台teletype可以离得很远
2.2 计算机需要控制
2.2.1 使用teletype
teletype的简称就是TTY。
最古老的计算机支持的是批处理模型：
怎么编程？卡片打孔，然后喂给计算机。
怎么得到输出信息？计算机根据结果在卡片上打孔，需要专人翻译这些卡片。
如果把两台teletype的其中一台，替换为计算机，不就更方便了吗？可以即时输入指令、即时看到结果。
于是teletype变成了计算机的终端、Terminal，远端之意。
teletype和计算机可以放在一个房间里，也可以放在很远很远的地方。
teletype是通过串口(UART)跟计算机相连的
那时计算机很贵，发展出多用户系统，多个用户可以分时使用计算机，降低成本：
2.2.2 teletype被淘汰了
1960年代，CRT显示器+键盘，替代了teletype：
显示器替代了纸张
速度更快
成本更低
它仍然只是一个终端(terminal)，通过线缆连接到计算机
虽然不再是teletype，但是它的驱动程序仍然叫做TTY
2.2.3 个人电脑和虚拟终端
上图长得像电脑，但是它只是一个终端，它要连接到计算机才能工作。
这才是电脑：计算单元(CPU、硬盘、内存等等)、终端(键盘、显示器)都齐全了：
硬件上只有一套键盘、显示器。
但是在Linux系统中，我们可以打开多个命令行程序(也叫terminal、shell)，每个程序都对应一个"虚拟终端"。
3. 在Ubuntu上演示
按住键盘：Ctrl+Alt+F3启动一个虚拟终端，Ctrl+Alt+F4再启动一个虚拟终端。
在里面切换为root用户：
sudo passwd root // 如果su root不成功，就先设置root密码 su root
3.1 各类设备节点的差别
由于历史原因，下图中两条红线之内的代码被称为TTY子系统。
它既支持UART，也支持键盘、显示器，还支持更复杂的功能(比如伪终端)。
3.2 /dev/ttyN(N=1,2,3,…)
/dev/tty3、/dev/tty4：表示某个程序使用的虚拟终端
// 在tty3、tty4终端来回切换，执行命令 echo hello > /dev/tty3 echo hi > /dev/tty4
3.3 /dev/tty0
/dev/tty0：表示前台程序的虚拟终端
你正在操作的界面，就是前台程序
其他后台程序访问/dev/tty0的话，就是访问前台程序的终端，切换前台程序时，/dev/tty0是变化
的
// 1. 在tty3终端执行如下命令 // 2. 然后在tty3、tty4来回切换 while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty0; sleep 5; done
3.4 /dev/tty
/dev/tty表示本程序的终端，可能是虚拟终端，也可能是真实的终端。
程序A在前台、后台间切换，它自己的/dev/tty都不会变。
// 1. 在tty3终端执行如下命令 // 2. 然后在tty3、tty4来回切换 while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty; sleep 5; done
3.5 Terminal和Console的差别
Terminal含有远端的意思，中文为：终端。Console翻译为控制台，可以理解为权限更大、能查看更多信息。
比如我们可以在Console上看到内核的打印信息，从这个角度上看：
Console是某一个Terminal
Terminal并不都是Console。
我们可以从多个Terminal中选择某一个作为Console
很多时候，两个概念混用，并无明确的、官方的定义
3.6 /dev/console
选哪个？内核的打印信息从哪个设备上显示出来？
可以通过内核的cmdline来指定，
比如: console=ttyS0 console=tty
我不想去分辨这个设备是串口还是虚拟终端，
有没有办法得到这个设备？
有！通过/dev/console！
console=ttyS0时：/dev/console就是ttyS0
console=tty时：/dev/console就是本程序的终端
console=tty0时：/dev/console就是前台程序的虚拟终端
console=ttyN时：/dev/console就是/dev/ttyN
console有多个取值时，使用最后一个取值来判断
