第1章：串口通信基础

做POS机磁条卡读卡器驱动，串口通信是绕不开的第一道坎。说白了，磁条卡读卡器跟主控芯片之间，绝大多数走的都是串口协议。我刚开始接触这个领域时，也以为串口很简单——不就是发数据收数据嘛。结果第一次调通读卡器，发现数据全是乱码，折腾了一整天。嗯，问题就出在串口参数配置上。

1.1 波特率：通信的“节拍器”

波特率，就是每秒传输多少个比特位。常见的值有9600、19200、38400、115200等。POS机磁条卡读卡器，我见过最多的用的是9600和115200。

为什么这两个值最常见？因为磁条卡数据量不大，三轨数据加起来也就几百字节，9600完全够用。但有些高速读卡器，为了减少用户等待时间，会用到115200。

我在项目中遇到过一件事：读卡器偶尔丢数据，查了半天，发现是主控晶振精度不够，导致实际波特率跟设定值差了2%。从那以后，我选型时都会看晶振的精度，至少±1%以内才放心。

1.2 数据位：一次传多少数据

数据位，就是每个数据包携带的有效数据位数。常见的有7位和8位。

• 7位数据位：老式设备用得多，比如一些ASCII码传输的场景
• 8位数据位：现代设备的标准，磁条卡读卡器几乎全是8位

你想想看，磁条卡数据里包含二进制信息，7位只能表示0-127，根本不够用。所以，我建议你直接固定用8位数据位，省心。

1.3 停止位：帧结束的标志

停止位，用来告诉接收方“这一帧数据结束了”。常见的有1位、1.5位和2位。

停止位	适用场景
1位	大多数现代设备，包括磁条卡读卡器
1.5位	老式设备，现在很少见
2位	对时序要求苛刻的环境，比如长距离传输

我个人习惯，磁条卡读卡器一律用1位停止位。为什么？因为读卡器跟主控通常在同一块板子上，距离短，干扰小，1位足够。用2位反而浪费带宽。

1.4 校验位：数据正确性的“保险丝”

校验位，用来检测数据传输过程中有没有出错。常见的有无校验、奇校验、偶校验。

• 无校验：不添加校验位，传输效率最高
• 奇校验：保证数据中1的个数为奇数
• 偶校验：保证数据中1的个数为偶数

1.5 串口打开/关闭/读写API封装

好了，理论知识讲完了。接下来是实战——怎么把串口操作封装成好用的API。

我见过很多新手，直接在业务代码里写open、read、write，结果代码乱成一锅粥。正确的做法是：封装成独立的串口驱动层。

1.5.1 打开串口

int serial_open(const char *port, int baudrate, int data_bits, 
                int stop_bits, int parity)
{
    int fd;
    struct termios options;

    // 打开设备文件
    fd = open(port, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd < 0) {
        return -1;
    }

    // 获取当前参数
    tcgetattr(fd, &options);

    // 设置波特率
    cfsetispeed(&options, baudrate);
    cfsetospeed(&options, baudrate);

    // 设置数据位
    options.c_cflag &= ~CSIZE;
    switch (data_bits) {
        case 7: options.c_cflag |= CS7; break;
        case 8: options.c_cflag |= CS8; break;
        default: return -1;
    }

    // 设置停止位
    if (stop_bits == 2) {
        options.c_cflag |= CSTOPB;
    } else {
        options.c_cflag &= ~CSTOPB;
    }

    // 设置校验位
    switch (parity) {
        case 'N': // 无校验
            options.c_cflag &= ~PARENB;
            break;
        case 'O': // 奇校验
            options.c_cflag |= PARENB;
            options.c_cflag |= PARODD;
            break;
        case 'E': // 偶校验
            options.c_cflag |= PARENB;
            options.c_cflag &= ~PARODD;
            break;
        default: return -1;
    }

    // 应用设置
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

    return fd;
}

1.5.2 关闭串口

int serial_close(int fd)
{
    if (fd >= 0) {
        close(fd);
        return 0;
    }
    return -1;
}

关闭串口看似简单，但有个坑：如果你在读写过程中强制关闭，可能会丢失缓冲区里的数据。我建议在关闭前，先清空缓冲区。

int serial_close_safe(int fd)
{
    if (fd >= 0) {
        tcflush(fd, TCIOFLUSH);  // 清空输入输出缓冲区
        close(fd);
        return 0;
    }
    return -1;
}

1.5.3 读写串口

int serial_write(int fd, const unsigned char *data, int len)
{
    int ret;

    ret = write(fd, data, len);
    if (ret != len) {
        // 写入失败或未写完
        return -1;
    }
    return ret;
}

int serial_read(int fd, unsigned char *buf, int buf_len, int timeout_ms)
{
    fd_set read_fds;
    struct timeval timeout;
    int ret;

    FD_ZERO(&read_fds);
    FD_SET(fd, &read_fds);

    timeout.tv_sec = timeout_ms / 1000;
    timeout.tv_usec = (timeout_ms % 1000) * 1000;

    ret = select(fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);
    if (ret <= 0) {
        return -1;  // 超时或出错
    }

    if (FD_ISSET(fd, &read_fds)) {
        return read(fd, buf, buf_len);
    }

    return -1;
}

1.6 完整的串口配置示例

把上面这些串起来，一个典型的磁条卡读卡器串口初始化代码长这样：

int main()
{
    int fd;
    unsigned char cmd[] = {0x02, 0x30, 0x03};
    unsigned char buf[256];

    // 打开串口：波特率9600，8位数据位，1位停止位，无校验
    fd = serial_open("/dev/ttyS0", B9600, 8, 1, 'N');
    if (fd < 0) {
        printf("串口打开失败\n");
        return -1;
    }

    // 发送读卡命令
    serial_write(fd, cmd, sizeof(cmd));

    // 等待读卡器返回数据
    int len = serial_read(fd, buf, sizeof(buf), 1000);
    if (len > 0) {
        printf("收到 %d 字节数据\n", len);
    }

    serial_close_safe(fd);
    return 0;
}

嗯，到这里，串口通信的基础就讲完了。说白了，串口配置就是四个参数：波特率、数据位、停止位、校验位。只要这四个参数跟读卡器对上，通信就成功了一半。剩下的，就是封装好打开、关闭、读写的API，让上层业务代码调用起来干净利落。

下一章，我会讲磁条卡读卡器的具体通信协议。到时候你会发现，串口基础打好了，后面的事情就顺理成章了。