// #define _GNU_SOURCE

# include <iostream>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <termios.h>

typedef struct uart_hardware_cfg {
    unsigned int baudrate;  /* 波特率 */
    unsigned char dbit;     /* 数据位 */
    char parity;            /* 奇偶校验 */
    unsigned char sbit;     /* 停止位 */
} uart_cfg_t;

static struct termios old_cfg; //用于保存终端的配置参数
static int fd; //串口终端对应的文件描述符

/**
** 串口初始化操作
** 参数 device 表示串口终端的设备节点
**/
static int uart_init(const char *device)
{
    /* 打开串口终端 */
    fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (0 > fd) {
        fprintf(stderr, "open error: %s: %s\n", device, strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* 获取串口当前的配置参数 */
    if (0 > tcgetattr(fd, &old_cfg)) {
        fprintf(stderr, "tcgetattr error: %s\n", strerror(errno));
        close(fd);
        return -1;
    }
    return 0;
}

/**
** 串口配置
** 参数 cfg 指向一个 uart_cfg_t 结构体对象
**/
static int uart_cfg(const uart_cfg_t *cfg)
{
    struct termios new_cfg = {0}; //将 new_cfg 对象清零
    speed_t speed;

    /* 设置为原始模式 */
    cfmakeraw(&new_cfg);

    /* 使能接收 */
    new_cfg.c_cflag |= CREAD;
    
    /* 设置波特率 */
    switch (cfg->baudrate) {
    case 1200: speed = B1200;
        break;
    case 1800: speed = B1800;
        break;
    case 2400: speed = B2400;
        break;
    case 4800: speed = B4800;
        break;
    case 9600: speed = B9600;
        break;
    case 19200: speed = B19200;
        break;
    case 38400: speed = B38400;
        break;
    case 57600: speed = B57600;
        break;
    case 115200: speed = B115200;
        break;
    case 230400: speed = B230400;
        break;
    case 460800: speed = B460800;
        break;
    case 500000: speed = B500000;
        break;
    default: //默认配置为 115200
        speed = B115200;
        printf("default baud rate: 115200\n");
        break;
    }

    if (0 > cfsetspeed(&new_cfg, speed)) {
        fprintf(stderr, "cfsetspeed error: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* 设置数据位大小 */
    new_cfg.c_cflag &= ~CSIZE; //将数据位相关的比特位清零
    switch (cfg->dbit) {
    case 5:
        new_cfg.c_cflag |= CS5;
        break;
    case 6:
        new_cfg.c_cflag |= CS6;
        break;
    case 7:
        new_cfg.c_cflag |= CS7;
        break;
    case 8:
        new_cfg.c_cflag |= CS8;
        break;
    default: //默认数据位大小为 8
        new_cfg.c_cflag |= CS8;
        printf("default data bit size: 8\n");
        break;
    }

    /* 设置奇偶校验 */
    switch (cfg->parity) {
    case 'N': //无校验
        new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;
        new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;
        break;
    case 'O': //奇校验
        new_cfg.c_cflag |= (PARODD | PARENB);
        new_cfg.c_iflag |= INPCK;
        break;
    case 'E': //偶校验
        new_cfg.c_cflag |= PARENB;
        new_cfg.c_cflag &= ~PARODD; /* 清除 PARODD 标志，配置为偶校验 */
        new_cfg.c_iflag |= INPCK;
        break;
    default: //默认配置为无校验
        new_cfg.c_cflag &= ~PARENB;
        new_cfg.c_iflag &= ~INPCK;
        printf("default parity: N\n");
        break;
    }

    /* 设置停止位 */
    switch (cfg->sbit) {
    case 1: //1 个停止位
        new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;
        break;
    case 2: //2 个停止位
        new_cfg.c_cflag |= CSTOPB;
        break;
    default: //默认配置为 1 个停止位
        new_cfg.c_cflag &= ~CSTOPB;
        printf("default stop bit size: 1\n");
        break;
    }

    /* 将 MIN 和 TIME 设置为 0 */
    new_cfg.c_cc[VTIME] = 0;
    new_cfg.c_cc[VMIN] = 0;

    /* 清空缓冲区 */
    if (0 > tcflush(fd, TCIOFLUSH)) {
        fprintf(stderr, "tcflush error: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* 写入配置、使配置生效 */
    if (0 > tcsetattr(fd, TCSANOW, &new_cfg)) {
        fprintf(stderr, "tcsetattr error: %s\n", strerror(errno));
        return -1;
    }

    /* 配置 OK 退出 */
    return 0;
}

/***
--dev=/dev/ttyHS1
--brate=115200
--dbit=8
--parity=N
--sbit=1
--type=read
***/
/**
** 打印帮助信息
**/
static void show_help(const char *app)
{
 printf("Usage: %s [选项]\n"
    "\n 必选选项:\n"
    " --dev=DEVICE 指定串口终端设备名称, 譬如--dev=/dev/ttyHS1\n"
    " --type=TYPE 指定操作类型, 读串口还是写串口, 譬如--type=read(read 表示读、write 表示写、其它值无效)\n"
    "\n 可选选项:\n"
    " --brate=SPEED 指定串口波特率, 譬如--brate=115200\n"
    " --dbit=SIZE 指定串口数据位个数, 譬如--dbit=8(可取值为: 5/6/7/8)\n"
    " --parity=PARITY 指定串口奇偶校验方式, 譬如--parity=N(N 表示无校验、O 表示奇校验、E 表示偶校验)\n"
    " --sbit=SIZE 指定串口停止位个数, 譬如--sbit=1(可取值为: 1/2)\n"
    " --help 查看本程序使用帮助信息\n\n", app);
}

/**
** 信号处理函数，当串口有数据可读时，会跳转到该函数执行
**/
static void io_handler(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
    unsigned char buf[10] = {0};
    int ret;
    int n;

    if(SIGRTMIN != sig)
        return;

    /* 判断串口是否有数据可读 */
    if (POLL_IN == info->si_code) {
        ret = read(fd, buf, 8); //一次最多读 8 个字节数据
        printf("[ ");

        for (n = 0; n < ret; n++)
            printf("0x%hhx ", buf[n]);

        printf("]\n");
    }
}

/**
** 异步 I/O 初始化函数
**/
static void async_io_init(void)
{
    struct sigaction sigatn;
    int flag;

    /* 使能异步 I/O */
    flag = fcntl(fd, F_GETFL); //使能串口的异步 I/O 功能
    flag |= O_ASYNC;
    fcntl(fd, F_SETFL, flag);

    /* 设置异步 I/O 的所有者 */
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());

    /* 指定实时信号 SIGRTMIN 作为异步 I/O 通知信号 */
    fcntl(fd, F_SETSIG, SIGRTMIN);

    /* 为实时信号 SIGRTMIN 注册信号处理函数 */
    sigatn.sa_sigaction = io_handler; //当串口有数据可读时，会跳转到 io_handler 函数
    sigatn.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sigatn.sa_mask);
    sigaction(SIGRTMIN, &sigatn, NULL);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    uart_cfg_t cfg = {0};
    char *device = NULL;
    int rw_flag = -1;
    unsigned char w_buf[10] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44,
    0x55, 0x66, 0x77, 0x88}; //通过串口发送出去的数据
    int n;

    /* 解析出参数 */
    for (n = 1; n < argc; n++) {        
        if (!strncmp("--dev=", argv[n], 6))
            device = &argv[n][6];
        else if (!strncmp("--brate=", argv[n], 8))
            cfg.baudrate = atoi(&argv[n][8]);
        else if (!strncmp("--dbit=", argv[n], 7))
            cfg.dbit = atoi(&argv[n][7]);
        else if (!strncmp("--parity=", argv[n], 9))
            cfg.parity = argv[n][9];
        else if (!strncmp("--sbit=", argv[n], 7))
            cfg.sbit = atoi(&argv[n][7]);
        else if (!strncmp("--type=", argv[n], 7)) {
            if (!strcmp("read", &argv[n][7]))
                rw_flag = 0; //读
            else if (!strcmp("write", &argv[n][7]))
                rw_flag = 1; //写
        }
        else if (!strcmp("--help", argv[n])) {
            show_help(argv[0]); //打印帮助信息
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
    }

    if (NULL == device || -1 == rw_flag) {
        fprintf(stderr, "Error: the device and read|write type must be set!\n");
        show_help(argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* 串口初始化 */
    if (uart_init(device))
        exit(EXIT_FAILURE);

    /* 串口配置 */
    if (uart_cfg(&cfg)) {
        tcsetattr(fd, TCSANOW, &old_cfg); //恢复到之前的配置
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    /* 读|写串口 */
    switch (rw_flag) {
    case 0: //读串口数据
        async_io_init(); //我们使用异步 I/O 方式读取串口的数据，调用该函数去初始化串口的异步 I/O
        // for ( ; ; )
        for (int i = 0; i < 100; i++)
            sleep(1); //进入休眠、等待有数据可读，有数据可读之后就会跳转到 io_handler()函数
        break;        
    case 1: //向串口写入数据
        // for ( ; ; ) { //循环向串口写入数据
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            write(fd, w_buf, 8); //一次向串口写入 8 个字节
            sleep(1); //间隔 1 秒钟
        }
        break;
    }

    /* 退出 */
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &old_cfg); //恢复到之前的配置
    close(fd);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}