0. Résumé

1. Rappels sur le port série

1.1 Principe du port série

Le mode de transmission sur un ligne série (appelée aussi RS-232) est décrit dans le schéma ci-dessous:

L'arrivée des données est indiqué par un bit de START. Les données sont transmises sous forme d'une suite de 5 à 8 bits contenant éventuellement un bit de PARITE utilisé pour la détection des erreurs de transmission. La fin de la transmission est indiquée par un bit de STOP.

La fréquence de transmission des bits indiquent la vitesse de la ligne: 9600 bits/s, 19200 bits/s, etc...

Connectique et signaux

Ce type de connexion minimale sera utilisable pour connecter un équipement à basse vitesse, comme un terminal asynchrone (en croisant le TD et le RD).

Malheureusement, ces signaux ne sont pas suffisants pour gérer correctement des périphériques plus évolués comme des MODEMS. On doit alors utiliser les signaux de controle suivant:

Dans la terminologie des lignes série, l'équipement de communication est appelé DCE (Data Communication Equipment) et le calculateur est appelé DTE (Data Terminal Equipment). Les signaux DTR et DCD sont les plus utilisés dans la pratique:

• le signal DTR indique au MODEM que le calculateur est actif. La chute de ce signal provoquera la déconnexion du MODEM, ce qui est bien pratique si l'on veut éviter de rincer excessivement France Télécom ;-))

• le signal DCD indique au calculateur que le MODEM est connecté au MODEM distant. La chute de ce signal (indiquant la déconnexion) sera détectable par le programme applicatif afin de déclencher la procédure adéquate.

En plus des signaux de contrôle indispensables, on peut également connecter les signaux RTS et CTS (hardware handshake, contrôle de flux hard). Le DTE peut affirmer RTS (Request To Send) pour demander au DCE si il peut envoyer des données. En réponse le DCE, affirme CTS (Clear To Send) pour indiquer qu'il est prêt. Si le DCE n'est pas prêt, il fait tomber CTS, idem pour de DTE avec RTS.

On en déduit donc le cablage utilisé pour une liaison calculateur/MODEM (interconnexion DTE/DCE complète) dans le cas d'une connexion entre 2 prises 25 points (DB 25). La colonne de gauche indique de DTE, celle de droite le DCE. Les flèches indiquent la direction des signaux.

Dans le cas d'une prise 9 points coté DTE (cas des PC en particulier) cela donne :

2. Détection du hardware RS-232 par LINUX

Le noyau LINUX contient naturellement des pilotes pour ce type de périphérique. La détection des ports séries par le noyau est indiqué au démarrage de LINUX par les lignes:

Serial driver version 4.13 with no serial options enabled
tty00 at 0x03f8 (irq = 4) is a 16550A
tty01 at 0x02f8 (irq = 3) is a 16550A

Pour cela il faut avoir validé l'option suivante lors de la compilation du noyau:

Standard/generic serial support (CONFIG_SERIAL) [Y/m/n/?] 

Si le système dispose d'une carte série additionnelle, on verra apparaitre à la suite les message:

tty02 at 0x03e8 (irq = 4) is a 16550A

Dans cet exemple on voit que la deuxième carte est bien détectée à une adresse différente (3e8) mais que le système lui a attribué la même interruption (IRQ) que le premier port série. Pour assurer le bon fonctionnement, il sera nécessaire de modifier le niveau d'interruption en accord avec la configuration de la carte. Pour cela, on utilisera la commande setserial appelée par exemple dans le script rc.local:

/bin/setserial /dev/cua2 irq 5

Cette différence peut provoquer des disfonctionnements de certaines applications si l'on utilise ttySx à la place de cuax alors que l'application n'a pas été prévue pour cela (en l'occurence des blocages sur l'ouverture du device). Quelques infos complémentaires sont disponibles au paragraphe 4.2.

Pour tester la communication sur un port série, le mieux est d'utiliser un outil d'émulation de terminal comme kermit ou minicom. Ce dernier est livré en standard avec les distributions classiques. Voici un exemple de dialogue avec un modem avec kermit:

root@mmxpf # kermit
C-Kermit 6.0.192, 6 Sep 96, for Linux
 Copyright (C) 1985, 1996,
  Trustees of Columbia University in the City of New York.
Default file-transfer mode is TEXT
Type ? or HELP for help.
[/root] C-Kermit>set line /dev/cua0
[/root] C-Kermit>set speed 115200
/dev/cua0, 115200 bps
[/root] C-Kermit>connect
Connecting to /dev/cua0, speed 115200.
The escape character is Ctrl-\ (ASCII 28, FS)
Type the escape character followed by C to get back,
or followed by ? to see other options.
at
OK

(Back at mmxpf)
[/root] C-Kermit>q
root@mmxpf #

3. Utilisation à travers le shell

3.1 La commande stty

Au niveau de l'émulateur de terminal xterm, on peut utiliser simplement la commande en faisant:

pierre@mmxpf % stty -a
speed 9600 baud; rows 24; columns 80; line = 0;
intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; eof = ^D; eol = ;
eol2 = ; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z; rprnt = ^R; werase = ^W;
lnext = ^V; flush = ^O; min = 1; time = 0;
-parenb -parodd cs8 -hupcl -cstopb cread -clocal -crtscts
-ignbrk -brkint -ignpar -parmrk -inpck -istrip -inlcr -igncr icrnl ixon -ixoff
-iuclc -ixany -imaxbel
opost -olcuc -ocrnl onlcr -onocr -onlret -ofill -ofdel nl0 cr0 tab0 bs0 vt0 ff0
isig icanon iexten echo echoe echok -echonl -noflsh -xcase -tostop -echoprt
echoctl echoke

stty erase "^H"

Pour revenir au sujet qui nous intéresse aujourd'hui, on peut bien entendu utiliser stty sur un terminal série. Par la magie de la redirection des entrées/sorties sous LINUX, on peut par exemple afficher les paramètres de la ligne utilisée par le modem en faisant:

stty -a < /dev/modem

Le device /dev/modem étant en général un lien symbolique sur un device série réel:

pierre@mmxpf % ls -l /dev/modem
lrwxrwxrwx   1 root     uucp            4 Oct 10  1997 /dev/modem -> cua0

Le paramètrage d'une ligne série par un shell-script utilisant man stty est de la même veine:

#!/bin/sh

(
stty 115200
stty cs8
stty -parenb
stty -parodd
stty -clocal
stty crtscts
stty -echo

# Suite du script
...

) < /dev/cua0 > /dev/cua0

Dans cet exemple, on effectue le paramètrage suivant:

115200	vitesse à 115200 bps
cs8	8 bits de données
-parenb	pas de parité paire
-parodd	ni impaire d'ailleurs...
-clocal	controle de flux non local traitement des signaux modem (DCD, DTR)
crtscts	activation du controle de flux hardware
-echo	pas d'écho local des caractères

3.2 La commande chat

Une utilisation pratique de chat pourra être par exemple l'initialisation d'un périphérique connecté à une ligne série. Comme beaucoup de commandes sous LINUX, chat utilise par défaut l'entrée et la sortie standard ce qui permet de tester le chat-script plus facilement.

Prenons l'exemple d'un script destiné à initialiser un modem, puis appeler un numéro de téléphone et attendre la connexion. On pourra facilement mettre au point un tel script directement dans un xterm en tapant la commande:

chat -v "" ATM0\&C1\&D2\&K3 OK ATDT3611 CONNECT

""	on n'attend aucune chaîne au départ
ATM0\&C1\&D2\&K3	on envoit un chaîne d'init...
OK	et on attend OK
ATDT3611	on compose le numéro...
CONNECT	et on attend CONNECT

L'option -v indique de tracer le dialogue en utilisant le syslog. En général, la trace sortira sur le fichier /var/log/message (suivant la configuration du syslog).

En simulant la réponse du modem à la main (en tapant OK puis CONNECT dans le même terminal) on obtient la trace du dialogue dans le fichier de log:

Sep 26 21:31:01 mmxpf chat[463]: send (ATM0&C1&D2&K3^M) 
Sep 26 21:31:02 mmxpf chat[463]: expect (OK) 
Sep 26 21:31:03 mmxpf chat[463]:  -- got it 
Sep 26 21:31:03 mmxpf chat[463]: send (ATDT3611^M) 
Sep 26 21:31:03 mmxpf chat[463]: expect (CONNECT) 
Sep 26 21:31:05 mmxpf chat[463]:  -- got it 

Lorsque le script est au point, il suffit de rediriger l'entrée et la sortie sur le device du modem:

chat -v "" ATM0\&C1\&D2\&K3 OK ATDT3611 CONNECT < /dev/cua0 > /dev/cua0

Forts de notre expérience de la commande stty on pourra donc combiner l'initialisation de la ligne série avec le chat-script à envoyer au modem:

#!/bin/sh

(
# Init ligne série
stty 115200
stty cs7
stty parenb
stty -clocal
stty crtscts
stty -echo

# Init modem et appel
chat -v "" ATM0\&C1\&D2\&K3 OK ATDT3611 CONNECT

) < /dev/cua0 > /dev/cua0

Le man chat vous donnera beaucoup plus d'informations concernant les possibilités de ce petit programme comme par exemple la définition du chat-script dans un fichier séparé.

4. Programmation des ports séries en C

4.1 Interface POSIX (termios)

#include 
#include 
#include 
#include 

main (int ac, char **av)
{
  int fd;
  struct termios tty, old;

  /* Ouverture du device */
  if ((fd = open (av[1], O_RDWR)) < 0) {
    perror (av[1]);
    exit (1);
  }

  /* Lecture des paramètres */
  tcgetattr(fd, &tty);
  tcgetattr(fd, &old);

  /* On passe la vitesse à 0 ==> hangup */
  cfsetospeed(&tty, B0);
  cfsetispeed(&tty, B0);

  /* On applique le nouveau paramètrage pendant 1s */
  tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty);
  sleep(1);

  /* On revient à l'ancien et on quitte */
  tcsetattr(fd, TCSANOW, &old);

  close (fd);
}

stty 0 < /dev/cua0 > /dev/cua0

/* Fixe un device en mode RAW */
void raw_mode (fd, old_term)
int fd;
struct termios *old_term;
{
    struct termios term;

    tcgetattr(fd, &term);
    
    /* Sauve l'ancienne config dans le paramètre */
    tcgetattr(fd, old_term);

    /* mode RAW, pas de mode canonique, pas d'echo */
    term.c_iflag = IGNBRK;
    term.c_lflag = 0;
    term.c_oflag = 0;

    /* Controle de flux hardware RTS/CTS)
    term.c_cflag |= (CREAD | CRTSCTS);

    /* 1 caractère suffit */
    term.c_cc[VMIN] = 1;

    /* Donnée disponible immédiatement */
    term.c_cc[VTIME] = 0;

    /* Inhibe le controle de flux XON/XOFF */
    term.c_iflag &= ~(IXON|IXOFF|IXANY);

    /* 8 bits de données, pas de parité */
    term.c_cflag &= ~(PARENB | CSIZE);
    term.c_cflag |= CS8;

    /* Gestion des signaux modem */
    term.c_cflag &= ~CLOCAL;

    tcsetattr(fd, TCSANOW, &term);
}

fd = open (device_name, O_RDWR)

fd = open (device_name, O_RDWR | O_NDELAY)