Linux终端输入输出(termios)函数-whyliyi-ChinaUnix博客

termios系列函数-tcgetattr, tcsetattr, tcsendbreak, tcdrain, tcflush, tcflow, cfmakeraw, cfgetospeed, cfgetispeed, cfsetispeed, cfsetospeed, cfsetspeed等，用以获取/设置终端设备的属性/控制/速度。

1. 函数声明

函数声明

#include
#include
/*获取文件描述符fd对应设备状态置入termios_p所指向结构体中*/
int tcgetattr(int fd, struct termios *termios_p);
/*设置文件描述符对应设备状态*/
int tcsetattr(int fd, int optional_actions, const struct termios *termios_p);
/*向fd发送0比特*/
int tcsendbreak(int fd, int duration);
/*挂起直到所有写入fd的输出全部发送完毕*/
int tcdrain(int fd);
/*丢弃所有准备写入但还未发送给fd的数据或从fd已接收但还还未被读取的数据*/
/*丢弃对象取决于queue_selector*/
int tcflush(int fd, int queue_selector);
/*挂起fd发送操作或接收操作,挂起对象取决于action*/
int tcflow(int fd, int action);
/*设备终端属性*/
void cfmakeraw(struct termios *termios_p);
/*返回termios_p所指向结构体中的输入波特率*/
speed_t cfgetispeed(const struct termios *termios_p);
/*返回termios_p所指向结构体中的输出波特率*/
speed_t cfgetospeed(const struct termios *termios_p);
/*设置termios_p所指向结构体中的输入波特率*/
int cfsetispeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
/*设置termios_p所指向结构体中的输出波特率*/
int cfsetospeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);
/*4.4BSD扩展,设置输入输出波特率*/
int cfsetspeed(struct termios *termios_p, speed_t speed);

glibc功能测试宏定义：

cfsetspeed(), cfmakeraw(): _BSD_SOURCE

2. termios结构体

大多数termios函数都会用到termios结构。termios结构体定义如下：

·········10········20········30········40········50········60········70········80········90········100·······110·······120·······130·······140·······150
typedef unsigned char   cc_t;  
typedef unsigned int    speed_t;  
typedef unsigned int    tcflag_t;  
  
  
struct termios  
{  
    tcflag_t c_iflag;       /* input mode flags */  
    tcflag_t c_oflag;       /* output mode flags */  
    tcflag_t c_cflag;       /* control mode flags */  
    tcflag_t c_lflag;       /* local mode flags */  
    cc_t c_line;            /* line discipline */  
    cc_t c_cc[NCCS];        /* control characters */  
    speed_t c_ispeed;       /* input speed */  
    speed_t c_ospeed;       /* output speed */  
#define _HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_ISPEED 1  
#define _HAVE_STRUCT_TERMIOS_C_OSPEED 1  
};  

c_iflag标志常量

IGNBRK 忽略输入BREAK条件
BRKINT 如果设置了IGNBRK，BREAK将会被忽略；如果仅仅设置了BRKINT，BREAK将会丢弃输入和输出队列中的数据(flush)，并且如果终端为前台进程组的控制终端，则BREAK将会产生一个SIGINT信号发送到这个前台进程组。如果IGNBRK和BRKINT均未设置，BREAK将会被当作读入了null字节('\0')，除非设置了PARMRK标志被设置，在这种情况下，BREAK将会被当作读入了\377\0\0序列。
IGNPAR 忽略帧错误和奇偶校验错误
PARMRK 如果未设置IGNPAR标志，在带有奇偶校验错误或帧错误的字符前使用\377\0来标志；如果IGNPAR和PARMRK均未设置，则将奇偶校验错误的字符当作\0
INPCK 允许输入奇偶校验
ISTRIP 剥离第8个bit
INLCR 将输入中的NL转换成CR
IGNCR 忽略输入中的回车
ICRNL 将输入中的CR转换为NL
IUCLC （非POSIX)将输入中的大写字符转换为小写
IXON 允许输出端的XON/XOFF流控
IXANY (XSI)任意击键将会重启已停止的输出（默认情况仅允许使用START字符来重启输出)
IXOFF 允许输入端XON/XOFF流控
IMAXBEL (非POSIX)输入队列满时响铃。Linux未实现此标志位，总是以此标志位被设置的情况动作
IUTF8 (从Linux 2.6.4开始支持,非POSIX)输入为UTF8编码

c_oflag标志常量定义(POSIX.1)：

OPOST 允许实现定义的输出处理
OLCUC (非POSIX）将输出中的小写字母映射为大写
ONLCR (XSI)将输出中的NL映射为CR-NL
OCRNL 将输出中的CR映射为NL
ONOCR 不在第零列输出CR
ONLRET 不输出CR
OFILL 发送填充字符实现延迟，而不是使用时间上的延迟
OFDEL (非POSIX)填充字符为ASCII DEL（0177）。如果未设置，填充字符为ASCII NUL（'\0'）。（Linux中未实现)
NLDLY 新行延迟掩码。值为NL0和NL1。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
CRDLY 回车(CR)延迟掩码。值为CR0，CR1，CR2，或CR3。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
TABDLY 水平制表符延迟掩码。值为TAB0，TAB1，TAB2，TAB3（或XTABS)。值TAB3/XTABS表示将制表符扩展为空格(每8列为一个制表符停止位)。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
BSDLY 回退符延迟掩码。值为BS0或BS1.（从未实现）（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
VTDLY 垂直制表符延迟掩码。值为VT0或VT1。
FFDLY 表单输入延迟掩码。值为FF0或FF1.（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)

c_cflag标志常量：

CBAUD (非POSIX）波特速率掩码（4+1比特）。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
CBAUDEX (非POSIX)附加波特速率掩码(1比特)，包含在CBAUD中。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE或_XOPEN_SOURCE)
CSIZE 字符尺寸掩码。值为CS5，CS6，CS7，或CS8
CSTOPB 设置两个停止位(bits)，而不是一位
CREAD 允许接收器
PARENB 允许输出端生产奇偶校验位，输入端进行校验
PARODD 如设置，则输入输出端奇偶校验为奇校验；未设置则为偶校验
HUPCL 上一次操作关闭设备后将调制解调器控制线设为低电平（挂起)
CLOCAL 忽略调制解调器控制线
LOBLK (非POSIX)阻塞非当前shell层输出。（Linux未实现)
CIBAUD (非POSIX)输入速率掩码。
CMSPAR (非POSIX）使用"stick"奇偶校验：如果设置了PARODD，将奇偶检验位总是置为1;如果未设置PARODD，奇偶校验位总是置为0.
CRTSCTS 允许RTS/CTS(硬件)流控。（需要_BSD_SOURCE或_SVID_SOURCE)

c_lflag标志常量：

ISIG 当接收到INTR/QUIT/SUSP/DSUSP字符，生成一个相应的信号
ICANON 允许canonical模式
XCASE (非POSIX，Linux不支持)如果设置了ICANON，终端仅为大写字符模式。输入字符被转换为小写，除非以'\'开始；输出端，大写字符以'\'开始，小写字符被转换为大写
ECHO 回显所输入的字符
ECHOE 如果同时设置了ICANON标志，ERASE字符删除前一个所输入的字符，WERASE删除前一个输入的单词
ECHOK 如果同时设置有ICANON标志，KILL字符删除当前行
ECHONL 如果同时设置有ICANON标志，回显NL字符即使ECHO未设置
ECHOCTL (非POSIX)如果同时设置有ECHO标志，除TAB/NL/START/STOP外的ASCII控制字符将会被回显成'^X'，其中X为控制符数值加0x40
ECHOPRT (非POSIX）如果同时设置有ICANON和IECHO，字符以已删除方式打印
ECHOKE (非POSIX)如果设置有ICANON，KILL以删除所在行所有字符方式显示
DEFECHO (非POSIX)仅当有进程读取时回显字符(Linux未实现)
FLUSHO (非POSIX,LINUX不支持)输出被丢弃。
NOFLSH 当生成SIGINT/SIGQUIT/SIGSUSP信号时禁止丢弃(flush)输入输出队列
TOSTOP 当后台进程试图写入自己的控制终端时，发送SIGTTOU信号给进程组
PENDIN (非POSIX,Linux不支持)
IEXTEN 允许实现所定义的输入处理。

c_cc数组定义了一些特殊控制字符：

VINTR 003,ETX,Ctrl-C,0177,DEL，rubout，中断字符。发送SIGINT信号。
VQUIT 034,FS,Ctrl-\,退出字符。发送SIGQUIT信号。
VERASE 0177,DEL,rubout,010,BS,Ctrl-H,#, 删除字符。删除上一个未删除的字符，但不删除前面的EOF或者行开始字符。
VKILL 025,NAK,Ctrl-U,Cgtrl-X,@，Kill字符。删除自上一个EOF或行开始字符之后的所有输入字符。
VEOF 004,EOT,Ctrl-D，文件结尾(End-of-file)。EOF将会让挂起的tty缓冲区内容发送给处于等待中的用户程序，而不用等待行结束标识(End-of-line)。
VMIN 非canonical模式读操作的最少字符数
VEOL (0,NUL)额外的行结束符(End-of-line)
VTIME 非canonical模式读操作超时（单位为1/10秒)
VEOL2 (非POSIX;0,NUL)另一个行结束标识
VSWTCH (非POSIX;Linux不支持;0,NUL)切换字符
VSTART 021，DC1，Ctrl-Q,开始字符。重启被STOP字符停止的输出
VSTOP 023,DC3,Ctrl-S，停止字符。停止输出直到START
VSUSP 032,SUB,Ctrl-Z，挂起字符。发送SIGSTP信号
VDSUSP (非POSIX;Linux不支持)031,EM,Ctrl-Y，延迟挂起字符：当用户程序读取字符时发送SIGTSTP信号
VLNEXT (非POSIX)026,SYN,Ctrl-V，标识下一个字符为字面意思而非可能的特殊控制含义
VWERASE (非POSIX)027,ETC,Ctrl-W，单词删除
VREPRINT (非POSIX)022,DC2,Ctrl-R，再次打印未读取字符
VDISCARD (非POSIX;Linux不支持)017,SI,Ctrl-O，开关切换：开始/停止丢弃挂起的输出
VSTATUS (非POSIX;Linux不支持)024,DC4,Ctrl-T,状态请求

3. 获取/更改终端设置

tcgetattr()，tcsetattr()分别用于获取/更改终端设置

tcgetattr() 获取fd所指定终端的设置并存放入termios结构指针termios_p指向的地址空间;后台进程所获取的终端设置也可能随后被前台进程更改
tcsetattr() 设置指定终端的属性。可选动作项指定终端属性何时更改：
- TCSANOW 立即更改
- TCSADRAIN 当写入fd的所有输出发送完毕后更改
- TCSAFLUSH 所有写入fd的输出发送完毕，并且所有已接收但未读入的输入被丢弃后更改设置

4. Canonical和non-canonical模式

c_lflag字段中的ICANON标志决定终端是否工作在canonical模式。缺省情况下，终端为canonical模式

canonical模式

输入工作在行模式。收到行定界符（NL,EOL,EOL2;或行首的EOF)后，输入行可供读取。read操作所读取的行内容包含行定界符。
允许行编辑(ERASE,KILL;如设置了IEXTEN标志，WERASE,REPRINT,LNEXT)。

non-canonical模式下，无需用户输入行定界符，输入立即可读取。

c_cc[VTIME]和c_cc[VMIN]对read操作的影响：

MIN==0;TIME==0:如有数据可用，read立即返回min(请求数量,可用字符数量)个字符；如无数据可用，read返回0
MIN>0;TIME==0:read阻塞，直到至少有min(请求数量,MIN)个字符可用，read返回两值中较小的一个
MIN==0;TIME>0:TIME指定读取超时(单位为1/10秒)。当调用read时设定定时器。当至少有一个字符可用或超时后，read返回。如果在超时前无可用字符，read返回0
MIN>0;TIME>0:TIME指定读取超时，收到输入的第一个字符后重启定时器。read在读取到MIN和所请求数量两者中较少的字符，或超时后，返回。至少会读取到一个字符。

5. Raw模式

cfmakeraw()设置终端工作在"raw"模式下：输入以字符方式提供，禁止回显，所有特殊字符被禁止。

raw模式下，终端属性如下：

termios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP  
                      | INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);  
termios_p->c_oflag &= ~OPOST;  
termios_p->c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);  
termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);  
termios_p->c_cflag |= CS8;  

6. 线控

控制与终端的连接

tcsendbreak 如果终端工作在异步串行数据发送模式，在指定时长内发送0比特流。如果时长为0，发送0比特流至少0.25s，但不多于0.5s。如果终端未工作在异步串行数据发送模式，tcsendbreak立刻返回不作任何操作。
tcdrain() 等待直到所有输出至fd的数据均被发送
tcflush() 丢弃已写入fd但还未发送的数据，或丢弃已接收但还未读取的数据。丢弃对象取决于queue_selector：
- TCIFLUSH 丢弃已接收但还未读取的数据
- TCOFLUSH 丢弃已写入但还未发送的数据
- TCIOFLUSH 丢弃以上两种
tcflow() 挂起fd的发送或接收操作。挂起对象取决于action:
- TCOOFF 挂起输出
- TCOON 重启挂起的输出
- TCIOFF 发送STOP字符，停止终端设备向系统发送数据
- TCION 发送START字符，启动设备向系统发送数据

7. 线速

控制输入/输出波特率

设置波特率为B0会使调制解调器挂起(Hang up)。B38400对应的实际速率可能会受到setserial(8)的影响。

cfgetospeed()返回输出波特率
cfsetospeed()设置输出波特率为B0/B50/B75/B110/B134/B150/B200/B300/B600/B1200/B1800/B2400/B4800/B9600/B38400/B57600/B115200/B230400
＊B0用于终止连接
cfgetispeed() 返回输入波特率
cfsetispeed() 设置输入波特率
cfsetspeed() 4.4BSD扩展，同时将输入输入波特率设置为同一值

8. 返回值

标识函数调用结果

cfgetispeed()／cfgetospeed() 返回输入/输出波特率
对其他函数，返回值为0表示成功；-1表示失败，errno给出错误
*对于tcsetattr()，只要任一要更改的属性设置成功，则会返回成功。

9. 例

获取标准输入终端(STDIN)的属性并更改标准输入终端为raw模式(也可以使用更简便的调用－cfmakeraw()完成)，接收键盘输入、显示键值，直到接收到Ctrl-b输入。

·········10········20········30········40········50········60········70········80········90········100·······110·······120·······130·······140·······150
#include   
#include   
#include   
#include   
#include   
#include   
  
#define BUF_LENGTH 255  
  
int main(void)  
{  
    int ret = 0;  
    char buf[BUF_LENGTH]={0};  
    int i = 0;  
  
    struct termios newtmios={0};  
    struct termios oldtmios={0};  
  
    ret = tcgetattr(STDIN_FILENO, &oldtmios);  
    if ( ret )  
    {  
        printf("tcgetattr() error, errno = 0x%X\n", errno);  
        return -1;  
    }  
  
    memcpy(&newtmios, &oldtmios, sizeof(struct termios));  
    newtmios.c_iflag &= ~(IGNBRK | BRKINT | PARMRK | ISTRIP  
                | INLCR | IGNCR | ICRNL | IXON);  
    newtmios.c_oflag &= ~OPOST;  
    newtmios.c_lflag &= ~(ECHO | ECHONL | ICANON | ISIG | IEXTEN);  
    newtmios.c_cflag &= ~(CSIZE | PARENB);  
    newtmios.c_cflag |= CS8;  
  
    ret = tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &newtmios);  
    if ( ret )  
    {  
        printf("tcsetattr() error, errno = 0x%X\n", errno);  
        return -2;  
    }  
  
    printf("Press any key(Ctrl-b to quit) :\n ");  
    tcdrain(STDIN_FILENO);  
    while ( 1 )  
    {  
        ret = read(STDIN_FILENO, buf, BUF_LENGTH);  
        if ( ret )  
        {  
            printf("\rread %d chars, you pressed ", ret);  
            for(i=0; i" 0x%02X ", buf[i]);  
            printf("\r\n");  
  
            if ( (1==ret) && (0x02 == buf[0]) )  
            {  
                break;  
            }  
        }  
    }  
  
    ret = tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &oldtmios);  
    return ret;  
}  