在C++中读写设备

Question

我该如何在C++中读写设备？设备位于/dev/ttyPA1。
我考虑使用fstream，但我无法知道是否可以在不阻止应用程序的情况下读取设备的输出。
我的目标是创建一个应用程序，在其中将某些内容写入终端并将其发送到/dev/ttyPA1。如果设备有返回值，则从设备读取并显示在屏幕上。如果没有，则提示用户再次向设备写入内容。
我该如何实现这个目标？

- Daniel

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它是什么类型的设备？也许你应该使用 open() 和相关函数吗？ - Lightness Races in Orbit

如果这很重要，它是一个PWM控制器。 - Daniel

Answer 1

使用 open(2)、read(2) 和 write(2) 来读写设备（完成后别忘了使用close(2)函数）。你也可以使用 C 标准库函数（如fopen(3)等）或 C++ 文件流类，但如果你这么做，你几乎肯定要禁用缓冲（对于标准I/O，使用setvbuf(3)，对于文件流，使用outFile.rdbuf()->pubsetbuf(0, 0)）。

然而，所有这些操作都将在阻塞模式下运行。你可以使用select(2)来测试是否能够从文件描述符中读取或写入而不发生阻塞（如果不可能，就不应该这样做）。或者，你可以在文件描述符上使用O_NONBLOCK标志来打开文件（或在打开后使用fcntl(2)设置标志），使其成为非阻塞的；然后，任何调用read(2)或write(2)如果会阻塞，将立即失败并显示错误EWOULDBLOCK。

例如：

// Open the device in non-blocking mode
int fd = open("/dev/ttyPA1", O_RDWR | O_NONBLOCK);
if(fd < 0)
    ;  // handle error

// Try to write some data
ssize_t written = write(fd, "data", 4);
if(written >= 0)
    ;  // handle successful write (which might be a partial write!)
else if(errno == EWOULDBLOCK)
    ;  // handle case where the write would block
else
    ;  // handle real error

// Reading data is similar

- Adam Rosenfield

Answer 2

你可以使用fstream，但是你需要查找设备的规格说明以确定它希望收到数据的方式。某些设备使用ASCII数据就可以了，而其他设备则需要特定的二进制数据位/字节序列。您还可能需要编写自定义序列化对象，重载用于编写数据的operator<<和operator>>函数。否则，您可以使用read()和write()方法从/向程序中分配的缓冲区数组读取/编写原始二进制数据。

编辑：如果您担心阻塞行为，那么您有两个选择。您要么必须使用POSIX API，并使用poll()或select()检查已打开的文件描述符以查看是否有可用数据，要么您将不得不将任何文件写入或读取调用放在一组单独的线程中，这些线程可以基本上充当异步读/写操作。因此，您基本上会向读者/编写者线程发送消息，该线程如有需要会在fstream调用上阻塞，但是您的程序的其余部分仍然可以继续运行。但是，如果您的程序没有设计用于线程，则POSIX API将是唯一的方法。

- Jason

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这是二进制数据，我知道协议，但它没有指定发送回多少字节，所以我需要知道是否可以读取以及有多少字节。 - Daniel

你可以使用 fstream::read() 函数获取字节并将其加载到内部分配的缓冲区中，这基本上是在 C 中使用 read() 和使用 open() 分配的文件描述符时使用的相同方法。否则，你可以创建一些对象来管理自己的内部内存缓冲区，并重载 operator>> 函数以与你的自定义读取器对象一起使用。 - Jason

问题在于如果没有可读内容，它会阻塞，我需要在没有可读内容时不进行读取。 - Daniel