把 shell 脚本里的「后台接收」-- 以 UART/CAN 双总线监听为例

清风明月自在愁

725人浏览 · 2025-08-26 21:20:33

清风明月自在愁 · 2025-08-26 21:20:33 发布


#!/bin/bash
set -euo pipefail
shopt -s lastpipe

############################
# 1. 固定配置
############################
UART_DEV=(/dev/ttyAS{1..4})
UART_BAUD=(9600 115200 57600 921600)
UART_TX_LINE=(
    "UART1_LOOP_9600"
    "UART2_LOOP_115200"
    "UART3_LOOP_57600"
    "UART4_LOOP_921600"
)
CAN_BUS=(can0 can1)
CAN_FRAME=(
    "12345678#AABBCCDDEEFF0011"
    "87654321#FFEEDDCCBBAA9988"
)

############################
# 2. 清理函数
############################
cleanup() {
    echo; echo ">>> 收到 exit，清理后台任务 ..."
    jobs -p | xargs -r kill -9 2>/dev/null || true
    exit 0
}
trap cleanup INT TERM EXIT

############################
# 3. UART 初始化
############################
init_uart() {
    for i in {0..3}; do
        stty -F "${UART_DEV[$i]}" "${UART_BAUD[$i]}" raw -echo \
             ignbrk -icrnl -ixon -opost -isig -icanon
    done
}

############################
# 4. 后台：接收
############################
# UART 接收
for i in {0..3}; do
    {
        while :; do
            read -r -t1 line < "${UART_DEV[$i]}" && echo "[tty$((i+1))] RX $line"
        done
    } &
done
# CAN 接收
for bus in "${CAN_BUS[@]}"; do
    { candump -L "$bus" | while read -r f; do echo "[$bus] RX $f"; done; } &
done

############################
# 5. 主循环：定时发送
############################
main_loop() {
    init_uart
    while :; do
        # UART 循环发送
        for i in {0..3}; do
            printf '%s\r\n' "${UART_TX_LINE[$i]}" > "${UART_DEV[$i]}"
            echo "[tty$((i+1))] TX ${UART_TX_LINE[$i]}"
        done
        # CAN 扩展帧循环发送
        for i in {0..1}; do
            cansend "${CAN_BUS[$i]}" "${CAN_FRAME[$i]}"
            echo "[${CAN_BUS[$i]}] TX ${CAN_FRAME[$i]}"
        done
        sleep 2
    done
}

############################
# 6. 唯一交互：等待 exit
############################
echo ">>> UART/CAN 已启动，输入 exit 退出 <<<"
main_loop &
read -p "" cmd
[[ "$cmd" == "exit" ]] && cleanup

背景说明
最近写了一个全功能硬件自检脚本，需要同时做三件事：
周期性发送数据到 UART + CAN + GPIO；
实时接收 UART/CAN 的回环数据并打印；
用户敲 exit 时瞬间干净退出。

后台接收部分虽然只有几行，却最容易踩坑。本文把 UART 和 CAN 的接收逻辑逐行拆透，保证你下次拷代码时知道“为什么非得这么写”。

先给完整上下文（省流版）

# 1) 串口设备
UART_DEV=(/dev/ttyAS{1..4})
# 2) CAN 接口
CAN_BUS=(can0 can1)

UART 接收——以 /dev/ttyAS1 为例

{
    while :; do
        if read -r -t1 line < "${UART_DEV[0]}"; then
            echo "[tty1] RX $line"
        fi
    done
} &

行号代码作用坑点提示
① { ... } & 整段逻辑丢进子 shell 后台任务，主脚本继续往下跑。不加 {} 的话 & 只会把最后一条命令后台化。
② while : 死循环，保持“永远在线”。如果写 while read，一旦串口没数据就直接退出，监听就断了。
③ read -r -t1 line < "${UART_DEV[0]}" -t1：最多等 1 秒，无数据立刻返回非 0；-r：禁用反斜杠转义；<：重定向文件描述符。去掉 -t1 会导致 read 永远阻塞，脚本退出时杀不掉。
④ if ... then echo 只有真正读到内容才打印，避免空行刷屏。不加判断会把空行也打出来。
⑤ echo "[tty1] RX $line" 统一前缀，方便肉眼 grep。如果设备发 \r\n，$line 末尾会带 \r，可 line=${line%$'\r'} 去掉。

CAN 接收——以 can0 为例

{ candump -L can0 | while read -r frame; do echo "[can0] RX $frame"; done; } &

行号代码作用坑点提示
① candump -L can0 -L 单行日志格式：timestamp id#data。不加 -L 会多行输出，不好 read。
② while read -r frame 从管道里逐行读。在子 shell 里，while 循环结束后 candump 也会被杀，干净。
③ echo "[can0] RX $frame" 加前缀，和 UART 日志对齐。 —
④ 整体再包一次 { ... } & 整个 candump+while 一起后台化。如果不包，管道左右可能分到不同进程组，杀不干净。

为什么“子 shell + &”是最佳实践？

并发：主脚本初始化/主循环不会被阻塞。
隔离：子 shell 的变量、重定向、工作目录与父脚本完全隔离。
易杀：

  jobs -p | xargs -r kill -9

一条命令即可杀掉所有子 shell，避免残留 candump 进程。

生命周期时序图

启动脚本
   │
   ├─ fork 子 shell 1 → UART 接收 (ttyAS1)
   ├─ fork 子 shell 2 → UART 接收 (ttyAS2)
   ├─ fork 子 shell 3 → UART 接收 (ttyAS3)
   ├─ fork 子 shell 4 → UART 接收 (ttyAS4)
   ├─ fork 子 shell 5 → candump + while (can0)
   ├─ fork 子 shell 6 → candump + while (can1)
   │
   └─ 父进程进入 main_loop，做 UART/CAN/GPIO 发送
        ↑
用户敲 exit → cleanup() → kill -9 所有子 shell

FAQ 速查

问题解决
串口读出来末尾带 ^M line=${line%$'\r'}
串口偶尔丢字节在 stty 里加 raw -echo 关闭回显/规范模式
candump 日志太长刷屏加 grep -v " 0000000" 过滤空帧
退出时 candump 僵死确认整段逻辑用 {} 包起来，再 &