基于uClinux的GPSOne／GPS 双定位信息接收

与上面提及的两种I／O模型不同的是：在这个处理过程中，使用了两次系统调用来达到读取数据的目的。虽然两次系统调用的开销似乎更大，但它的最大好处在于能同时等待多个描述符准备好。因此select调用功能更多地是借助了内核来监听I/O设备描述符的。
下面具体介绍select函数的功能及应用。

3 uClinux中基于select的I／O复用机制和工作原理
在系统存在多个输入或输出流但不希望其中任一个流被阻塞的场合，经常使用复用I／O的方法解决。uClinux中，用户程序多使用select机制实现I／O复用控制，select函数允许进程对一个或多个设备文件进行非阻塞的读或写操作。
select的函数定义于unistd．h>中，原型如下：
int select(int n，fd_set*reaclfds，fd_set*writefds，fd_set*exceptfds，struct timeval*timeout)；
该函数允许进程指示内核等待多个事件中的任一个发生，并仅在一个或多个事件发生或经过某指定的时间后才唤醒进程。该函数的第1个参数n表示文件描述符集合中最大值再加1；第2个参数readfds，表示可读的文件描述符集合，用于查看是否有可读取数据；第3个参数writefds表示可写的文件描述符集合，用于查看是否能写入数据；第4个参数exceptfds用于异常控制；最后一个参数timeout决定了select将会阻塞多久才把控制权移交给调用它的进程。调用select之前，必须对此参数进行初始化。若timeout值为O，则select直接返回O。此时I／O操作没有等待就立即返回，相当于一种非阻塞I／O的调用。
在应用中，通常先调用select查看哪个I／O设备可读／写。如果没有可读／写的设备，并且没有设置超时返回功能，那么进程将阻塞在sekct调用上；如果有，则select函数返回，紧接着可通过测试参数readfds和writef如来确定哪个I／O设备可读或能写，而后以非阻塞方式操作该I／O设备，从而实现期望功能。
在实现selcct应用的过程中，还会使用到这些select相关接口：

其中，fd_set表示设备文件描述符集合，fd表示设备文件描述符。FD_ZERC)函数用于清除设备文件描述符集合所有元素；FD_SET函数用于把某个文件描述符添加至文件描述符集合；FD_cLR函数用于从文件描述符集合中删除某个文件描述符；而FD_ISSET用于检测设备文件描述符集合的某个文件描述符是否有效，有效则表示该位对应的设备有数据可读或可写。

4 轮询检测方法与select方法的比较
4.1 轮询检测方法
轮询检测方法是指对串口进行非阻塞的读写操作。当操作末成功时，让进程或线程挂起一段时间，然后再使用非阻塞调用来重新查询串口是否有可读／写数据。用此方法，相当于系统不断地对接收或者发送操作的执行结果进行探测，直到把数据发出去或者接收完成定量的数据，才退出此轮询循环。而对于接收与发送不确定哪个时刻会到达的情况，即随机性比较高的读／写操作，采用轮询方法会造成CPU资源浪费。如果轮询频率过低，则会使系统少接收一部分数据或接收过慢；反之，则接收方会因为等待太久而不能接收更多新的数据。轮询频率过高的情况，会让CPU过度频繁地查询串口状态，造成过多的耗用CPU执行周期，降低其利用率。
4．2 select机制能充分利用系统时间的原因
与频繁调用菲阻塞读写函数来轮询监听I／O的方法相比，select调用允许用户把进程本身挂起来，同时使系统内核监听所要求的一组文件描述符的任何活动。只要确认在任何被监控的文件描述符上出现活动，select调用将返回指示该设备文件已经准备好的信息。这样就使进程能相对实时地监测到I／O设备上随机的变化，而不必由进程本身去探测输入数据是否准备好。

5 利用selectI／O的机制实现GPS与GPSOne数据的接收
本文提出的基于GPS与GPSOne信号的双定位的解决方案，即对系统两个串口定位信号的监听与处理，充分利用uClinux下基于Select的I／O复用机制，更利于较复杂系统的控制和管理。
方案实现的程序流程如图4所示。

以下代码为使用Select I／O机制接收GPS信息和GPSOne信息的软件实现：

6 设计总结
本文详细说明了串口编程的基本方法和步骤，并提出一种基于select的I／O复用机制处理多个串口信息的方案，同时给出这种方案的具体实现。此方案具有较高的可靠性，保证了多个串口的信息可以很好地被接收和处理，而且不相互干扰，利于系统更好地管理多个文件设备。特别是在数据采集和数据传输领域中，select利用内核同时监听多个设备描述符机制，可以被广泛地应用于嵌入式系统多路I／O采集的设计中。
编者注：本文为期刊缩略版，全文见本刊网站www．mesnet．com．cn。