CN104102482A

CN104102482A - 一种嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法及应用

Info

Publication number: CN104102482A
Application number: CN201310129390.8A
Authority: CN
Inventors: 郑福弟; 许宁; 任赋; 黄杭星
Original assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: CN104102482B

Abstract

本发明涉及一种基于1inux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，及其在基于linux的嵌入式系统的串口扩展上的应用。步骤如下：1)在内核中，将调试信息接口设置为启用或关闭可切换状态，并为应用层提供切换接口；2)在根文件系统中，关闭自动启动控制台的命令；3)当前串口为控制台串口状态，切换为应用串口状态；当前串口为应用串口状态，切换为控制台串口状态。在产品的正常使用中，节省出一个物理串口与外部设备对接；当产品出现问题需要调试时，在不改变硬件和不重启的条件下，通过软件操作即可实现对产品的软件调试；本技术方案不涉及协议层的封装和修改，对外部串口设备软件和PC机上的控制台工具无需进行任何适应性修改。

Description

一种嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法及应用

技术领域

本发明涉及基于linux的嵌入系统优化领域，更具体地说，涉及一种基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，及其在基于linux的嵌入式系统的串口扩展上的应用。

背景技术

在基于Linux的嵌入式设备当中，设备的调试很大程度上要依赖于控制台(console)的使用，如打印调试信息或者运行某些非自动运行的程序、脚本。而在没有显示屏的嵌入式设备当中，控制台往往都是通过占用系统的物理串口来实现的。

在嵌入式系统中串口是比较重要的资源，按现有的技术，如果某个串口被控制台占用，则不能用来当作应用串口与其它外部设备对接，造成设备使用时串口资源的短缺。本技术要解决的正是这个问题，通过本技术，可实现串口作为控制台串口和应用串口之间的复用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本，易实现的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，及其在基于linux的嵌入式系统的串口扩展上的应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，步骤如下：

1)在内核中，将调试信息接口设置为启用或关闭可切换状态，并为应用层提供切换接口；

2)在根文件系统中，关闭自动启动控制台的命令；

3)如果当前串口为控制台串口状态，并需要切换为应用串口状态时，

3．1．1)关闭调试信息接口的调试信息输出；

3．1．2)关闭控制台守护进程；

3．1．3)将标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr定向到“／dev／null”的文件句柄fd_null上：

3．1．4)将当前串口的状态变量标记为应用串口状态，完成切换操作；

如果当前串口为应用串口状态，并需要切换为控制台串口状态时，

3．2．1)将标准输出句柄stdom和标准错误输出句柄stderr定向到原标准输出句柄stdout和原标准错误输出句柄stderr的备份文件；

3．2．2)启动一个指向串口的控制台程序；

3．2．3)开启调试信息接口的调试信息输出；

3．2．4)将当前串口的状态变量标记为控制台串口状态，完成切换操作。

作为优选，步骤1)具体为：修改内核代码中的printk．c，实现内核调试信息接口printk()的启用和关闭可切换。

作为优选，对printk．c进行的修改，为增加如下内容：

设置内核调试信息的初始状态，后续状态由应用层控制；

驱动向位于内核的系统上层提供的切换接口；

是否需要打印调试信息的判断，如果不需要，则在调试信息送往串口前即退出。

作为优选，步骤2)具体为：在根文件系统的文件／etc／inittab中找到行“：：respawn：-／bin／sh”，将其删除。

作为优选，步骤3)在对当前串口的状态进行判断前，备份标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr。

作为优选，步骤3)在对当前串口的状态进行判断前，打开／dev／null的文件句柄fd_null。

一种基于linux的嵌入式系统的串口扩展方法，对应用串口也控制台串口遵循嵌入式linux系统的控制台串口与应用串口复用方法进行串口切换复用。

作为优选，控制台连接物理串口。

本发明的有益效果如下：

通过上述控制台串口与应用串口复用的实现，可实现：

1、在产品的正常使用中，节省出一个物理串口与外部设备对接；

2、当产品出现问题需要调试时，在不改变硬件和不重启的条件下，通过软件操作即可实现对产品的软件调试；

3、本技术方案不涉及协议层的封装和修改，对外部串口设备软件和PC机上的控制台工具无需进行任何适应性修改。

附图说明

图1是基于linux的嵌入式系统的产品内部框架示意图；

图2是基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法的运行流程图；

图3是应用串口切换为控制台串口的子流程的流程图；

图4是控制台串口切换为应用串口的子流程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

为解决控制台占用串口导致系统的串口资源短缺问题，实现控制台串口与应用串口的复用，本发明所述的技术方案的实现涉及到Linux操作系统内核、文件系统的配置文件和应用程序编程三个层面的内容需要修改，为方便本技术方案描述，可将基于linux的嵌入式系统的产品内部框架抽象成如图1所示的内核(Linux操作系统内核)、根文件系统(文件系统的配置文件)和应用层(应用程序编程)，以及底层硬件。

本发明所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，步骤如下：

1)在内核中，将调试信息接口设置为启用或关闭可切换状态，并为应用层提供切换接口；在本发明中，具体为：修改内核代码中的printk．c，实现内核调试信息接口printk()的启用和关闭可切换。对printk．c进行的修改，为增加如下内容：设置内核调试信息的初始状态，后续状态由应用层控制；驱动向位于内核的系统上层提供的切换接口；是否需要打印调试信息的判断，如果不需要，则在调试信息送往串口前即退出。

2)在根文件系统中，关闭自动启动控制台的命令；在本发明中，具体为：在根文件系统的文件／etc／inittab中找到行“：：respawn：-／bin／sh”，将其删除。

3．1．1)关闭调试信息接口的调试信息输出；

3．1．2)关闭控制台守护进程；

3．2．1)将标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr定向到原标准输出句柄stdout和原标准错误输出句柄stderr的备份文件；

3．2．2)启动一个指向串口的控制台程序；

3．2.3)开启调试信息接口的调试信息输出；

步骤3)在对当前串口的状态进行判断前，备份标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr，并打开／dev／null的文件句柄fd_null。

在控制台连接物理串口，占用一个物理串口的情况下，将上述的嵌入式linux系统的控制台串口与应用串口复用方法应用到基于linux的嵌入式系统的串口扩展方法中，对应用串口也控制台串口遵循嵌入式linux系统的控制台串口与应用串口复用方法进行串口切换复用。

实施例

如图2所示，基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，步骤如下：

S1)系统启动，根文件系统挂载；

S2)应用程序启动，默认处于应用串口状态；

S3)打开／dev／null的文件句柄fd_null；

S4)备份标准输出句柄stdout为stdout_back，备份标准错误输出句柄stderr为stderr_back；

S5)判断当前串口是否为应用串口，如果是应用串口，判断是否需要切换为控制台串口，如果需要切换为控制台串口，则执行应用串口切换为控制台串口的子流程；切换完成后，返回判断当前串口是否为应用串口、是否需要切换为控制台串口；

S6)如果当前串口不是应用串口，或者不需要切换为控制台串口，则判断当前串口是否为控制台串口，如是是否为控制台串口，判断是否需要切换为应用串口，如果需要切换为应用串口，则执行控制台串口切换为应用串口的子流程；切换完成后，返回判断当前串口是否为应用串口、是否需要切换为控制台串口；

S7)如果当前串口不是控制台串口，或者不需要切换为应用串口，则返回判断当前串口是否为应用串口、是否需要切换为控制台串口。

本实施例中，实现内核调试信息接口printk()的启用和关闭可切换，内核默认关闭调试信息输出，并为应用层提供切换接口；

修改prink．c中相关程序的伪代码如下：

如图3所示，应用串口切换为控制台串口的子流程，步骤如下：

S11)将标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr分别定向到stdout_back、stderr_back，程序实现的伪代码下：

dup2(stdout_back,1)；

dup2(stderr_back,1)；

S12)开启控制台守护进程，具体为：使用系统命令“／sbin／getty—LttyAM0115200&”启动一个指向串口的控制台程序；

S13)调用驱动接口，开启调试信息接口printk的调试信息输出，具体为：调用前述的实现的驱动接口set_printk_on(true)；开启驱动的调试信息输出；

S14)设置串口状态为控制台串口状态；

S15)退出子流程。

如图4所示，控制台串口切换为应用串口的子流程，步骤如下：

S21)调用驱动接口，关闭调试信息接口printk的调试信息输出，具体为：调用前述的实现的驱动接口set_printk_on(false)；关闭驱动的调试信息输出；

S22)关闭控制台守护进程，具体为：使用系统命令“killall—KILL／sbin／getty'’进行关闭；

S23)将标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr定向到“／dev／null”的文件句柄fd_null上，程序实现的伪代码如下：

dup2(fd_null,1)；／／将stdout重定向到fd_null

dup2(fd_null,2)；／／将stderr重定向到fd_null

S24)设置串口状态为应用串口状态；

S25)退出子流程。

备份标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr分别为stdout_back和stderr_back，并打开／dev／null的文件句柄fd_null，程序实现的伪代码如下：

上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims

1.一种基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，步骤如下：

2)在根文件系统中，关闭自动启动控制台的命令；

3.1.1)关闭调试信息接口的调试信息输出；

3．1．2)关闭控制台守护进程；

3．2．2)启动一个指向串口的控制台程序；

3．2.3)开启调试信息接口的调试信息输出；

2.根据权利要求1所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，步骤1)具体为：修改内核代码中的printk．c，实现内核调试信息接口printk()的启用和关闭可切换。

3.根据权利要求2所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，对printk．c进行的修改，为增加如下内容：

设置内核调试信息的初始状态，后续状态由应用层控制；

驱动向位于内核的系统上层提供的切换接口；

4.根据权利要求1所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，步骤2)具体为：在根文件系统的文件／etc／inittab中找到行“：：respawn：-／bin/sh”，将其删除。

5.根据权利要求1所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，步骤3)在对当前串口的状态进行判断前，备份标准输出句柄stdout和标准错误输出句柄stderr。

6.根据权利要求1所述的基于linux的嵌入式系统的控制台串口与应用串口复用方法，其特征在于，步骤3)在对当前串口的状态进行判断前，打开／dev／null的文件句柄fd_null。

7.一种基于linux的嵌入式系统的串口扩展方法，其特征在于，对应用串口与控制台串口遵循权利要求1至7任一项所述的方法进行串口切换复用。

8.根据权利要求7所述的基于linux的嵌入式系统的串口扩展方法，其特征在于，控制台连接物理串口。