6.1. Terminalattribute (tcgetattr, tcsetattr)            

Bevor Sie zur Terminal-Ein/Ausgabe kommen, muss ich Ihnen erst noch erklären, was es mit den Terminals überhaupt auf sich hat.

Terminals sind über serielle Schnittstelle mit Linux-Rechnern verbunden. Um Sie jetzt nicht zu verwirren, wenn Sie eine Konsole verwenden, arbeiten Sie in gleicher Weise, wie mit einer Terminalleitung, auch wenn keine Verbindung über die serielle Schnittstelle vorliegt. Somit ist die Grundlage eines auf dem Bildschirm konfigurierten Terminals gleichwertig zu der über einem externen angeschlossenen Terminals.

Die Ein/Ausgabe eines Terminals, sind in der Grundeinstellung immer Zeilengepuffert. read wird also erst beendet, wenn die ENTER-Taste gedrückt wurde. Drücken Sie stattdessen die Tastenkombination STRG+D, liefert read 0 (EOF) zurück. Dies bedeutet meist, die Beendigung des Programms. Dieses Verhalten kann mit mit O_NONBLOCK mit der Funktion open() oder nachträglich mit der Funktion fcntl() verändern.

Ein Tipp am Rande: Sie können einige gezeigt Möglichkeiten hier auch verwenden um zwei PC's mit einem Nullmodemkabel zu koppeln. Ein Nullmodemkabel können Sie an der seriellen Schnittstelle des jeweiligen PC's anhängen. Das Nullmodemkabel spielt jedem anderen Rechner vor er sei ein Modem. Dies gelingt in dem man die Anschlussbelegung der beiden Kabelenden an der seriellen Schnittstelle ändert. Somit lassen sich bequem Daten von dem einen PC zum anderen senden. Dies funktioniert auch von Linux auf Windows. Nehmen Sie für Linux als Terminalprogramm getty und für Windows das HyperTerminal. Entweder Sie basteln sich ein Nullmodemkabel selbst zusammen, oder sie kaufen sich eins für etwa 5-10 Euro in jedem guten Elektro-oder PC-Laden.

Zugegeben, in der Zeit der GUI`s mag dieses Thema (Terminal-E/A) altertümlich erscheinen, aber wenn es um Netzwerk-Programmierung geht sind Terminals unschlagbar. Das Kapitel Terminal E/A handelt z.B. von solchen Themen:

• Wie kann ich ein Zeichen von der Tastatur lesen?
• Wie kann man den Standardzeichensatz von Linux verändern?
• Wie kann ich herausfinden welche Terminals gerade offen sind?

Bevor Sie anfangen, folgen noch schnell die zwei Möglichkeiten die Ihnen für den Terminal-Modi zur Verfügung stehen:

• Zeilenorientierter Modus (canonical mode = Kanonischer Modus). Dieser Modus ist die Voreinstellung von den Terminals und sorgt dafür, dass nur ganze Zeilen verarbeitet bzw. zurückgeliefert werden.
• Zeichenorientierter Modus (noncanoncial mode = Nicht Kanonischer Modus). Hier werden einzelne Zeichen abgearbeitet und auch Zeichenweise wieder zurückgeliefert. Dadurch funktionieren einige Steuerzeichen nicht, da diese ja aus mehr als einem Zeichen bestehen.

Jetzt will ich Ihnen zeigen, wie es möglich ist einzelne Tasten von einem Programm abzufangen bzw. auszugebende Zeichen zu manipulieren. Alle Attribute die man bei einem Terminal setzen bzw. abfragen kann, sind in einer Struktur, in der Headerdatei <termios.h> definiert. Hier die Struktur ...

struct termios {
                 tcflag_t c_iflag;       /*Eingabe-Flag*/
                 tcflag_t c_oflag;       /*Ausgabe-Flag*/
                 tcflag_t c_cflag;       /*Kontroll-Flag*/
                 tcflag_t c_lflag;       /*Lokale Flags*/
                 cc_t c_cc[NCCS];        /*Steuerzeichen*/
               };

Jetzt benötigen Sie noch die Kenntnis, welche Werte Sie mit den einzelnen Strukturvariablen setzen bzw. erfragen können.

Zuerst die Werte des Eingabe-Flag tcflag_t c_iflag (Eingabe-Flags) die möglich sind ...

Konstante	Bedeutung
BRKINT	Generieren von SIGINT bei Tastendruck auf BREAK
ICRNL	Umwandeln von CR in NL bei der Eingabe
IGNBRK	Break Ignorieren
IGNCR	CR Ignorieren
IGNPAR	Bytes mit Paritätsprüfung ignorieren
IMAXBEL	Akustisches Signal wenn Eingabepuffer voll ist BREAK ignorieren
INLCR	Umwandeln von NL in CR bei CR ignorieren der Eingabe
INPCK	Einschalten der Eingabe-Partitätsprüfung
ISTRIP	Abschneiden des 8.Bit bei Eingabezeichen
IUCLC	Umwandeln von Groß in Kleinbuchstaben
IXANY	Wartet auf ein X-beliebiges Zeichen um mit der Ausgabe fortzusetzen
IXOFF	Einschalten des START/STOP - Eingabeprotokolls
IXON	Einschalten des START/STOP - Ausgabeprotokolls
PARMRK	Markieren von Partitätsfehler

Kommen wir nun zu den Werten des Ausgabe-Flag 'tcflag_t c_oflag' (Ausgabe-Flags)........

Konstante	Bedeutung
BSDLY	Verzögerungsart für Backspace (BS0 oder BS1)
CRDLY	Verzögerungsart für CR (CR0,CR1,CR2,CR3)
FFDLY	Verzögerungsart für form-feed (FF0 oder FF1)
NLDLY	Verzögerungsart für NL (NL1 oder NL2)
OCRNL	Umwandeln von CR in NL
OFDEL	Auffüllzeichen ist DEL sonst NUL
OFILL	Auffüllzeichen anstatt einer zeitlichen Verzögerung
OLCUC	Umwandeln von Klein-in Großbuchstaben
ONLCR	Umwandeln von NL in CR
ONLRET	Einstellen von NL auf CR
ONOCR	Unterdrücken von CR in Spalte 0
ONOEOT	Ignorieren von STRG+D
OPOST	Ein implemtierungsdefinierte Ausgabeart einschalten
OXTABS	Umwandeln von TAB in Leerzeichen
TABDLY	Verzögerungsart für horizontale Tabs (TAB0 bis TAB3)
VTDLY	Verzögerungsart für vertikale Tabs (VT0 und VT1)

Jetzt wollen wir uns anschauen welche Kontrollflags (tcflag_t c_cflag) wir verwenden können...

Konstante	Bedeutung
CCTS_OFLOW	Einschalten des CTS-Ausgabeprotokolls
CIGNORE	Ignorieren von Kontroll-Flags
CLOCAL	Ausschalten der Modem-Steuerung
CREAD	Aktivieren des Empfängers
CRTS_IFLOW	Einschalten des RTS-Eingabeprotokolls
CRTSCTS	Einschalten der Hardware-Flußkontrolle(RTS und CTS)
CSIZE	Bitanzahl für ein Zeichen (CS5 bis CS8)
CSTOPB	Zwei Stop-Bits anstelle von einem senden
HUPCL	Verbindungsabbruch bei Beendigung des letzten Prozesses
MDMBUF	Ausgabeprotokoll entsprechend dem Modem-Carrier-Flag
PARENB	Einschalten von Paritätsprüfung.
PARODD	Ungerade Parität, sonst gerade.

Als letztes noch ein Überblick zu den Lokalen Flags (tcflag_t c_lflag).......

Konstante	Bedeutung
ECHO	Einschalten der ECHO - Funktion
ECHOCTL	Darstellung von Steuerzeichen als Zeichen
ECHOE	Gelöschte Zeichen mit Leerzeichen überschreiben
ECHOK	Zeichen löschen oder zur Neueingabe in neue Zeile positionieren
ECHOKE	Zeichen beim Löschen einer Zeile entfernen
ECHONL	Ausgabe von NL
ECHOPRT	Ausgabe von gelöschten Zeichen für Hardcopy
FLUSHO	Leeren des Ausgabepuffer wie fflush()
ICANON	Zeilenorientierter Eingabemodus
IEXTEN	Einschalten des erweiterten Zeichensatzes für die Eingabe
ISIG	Sonderbedeutung von Terminal-Sonderzeichen einschalten
NOFLSH	Abschalten des Leerens von Puffern bei INTR oder QUIT
NOKERNINFO	Ausschalten der Kern-Ausgabe bei STATUS
PENDIN	Neuausgabe von nichtverarbeitende Eingabezeichen
TOSTOP	Senden des Signals SIGTTOU bei der Ausgabe durch Hintergrundprozesse
XCASE	Umwandeln von eingegebenen Groß- in Kleinbuchstaben

Jetzt wollen Sie aber auch wissen, wie Sie die Terminal-Flags einsetzen können? Kommen wir also zu den ersten beiden Funktionen, die in der Headerdatei <termios.h> definiert sind ...

int tcgetattr(int fd, struct termios *terminal_zeiger);
int tcsetattr(int fd, int option, struct termios *terminal_zeiger);

Wie man aus den Namen der Funktionen sicherlich bereits herauslesen kann, dient tcgetattr() dazu die Attribute zu ermitteln und tcsetattr() die Attribute zu setzen. Für den Dateidesktiptor fd geben Sie an, was sie Manipulieren bzw. Abfragen wollen (0 oder SDTIN_FILENO(Standarteingabe) - 1 oder SDTOUT_FILENO (Standartausgabe)). Die Funktionen liefern beide bei Fehler -1 zurück ansonsten 0. Folgende Optionen können Sie mit tcsetattr() angeben ...

• TCSANOW - Änderung wird sofort aktiv
• TCSADRAIN - Änderung wird aktiv wenn alle Zeichen aus dem Puffer ausgegeben wurden
• TCSAFLUSH - wie TCSADRAIN nur werden alle noch befindlichen Zeichen im Puffer verworfen

Um nun die Attribute eines Terminals abzufragen, gehen Sie wie folgt vor ...

struct termios aktuell;

if(tcgetattr(fd, &aktuell) < 0)
    {
      /*Fehler*/
     ....

Das Ganze nun in einem kurzem Beispiel ...

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>

int main(int arg, char **argv)
{
 struct termios aktuell;

 if(tcgetattr(STDIN_FILENO, &aktuell) < 0)
   {
     printf("Kann die Abfrage: Standarteingabe Terminal nicht ausführen");
     exit(0);
   }

 if(aktuell.c_iflag == BRKINT)
       printf("Taste BREAK bewirkt SIGINT\n");
 if(aktuell.c_iflag != IMAXBEL)
       printf("Wenn Tasturpuffer voll gibt es kein akkustisches Signal\n");

 return 0;
}

Mit ...

if(tcgetattr(STDIN_FILENO, &aktuell) < 0)

... erfragen Sie nach dem Attribut der Standardeingabe und mit aktuell vom Typ struct termios können Sie jetzt die einzelnen Attributen abfragen mit ...

if(aktuell.c_iflag == BRKINT)

Hier fragen Sie zum Beispiel ab, ob das Flag BRKINT gesetzt ist (Beschreibung BRKINT siehe oben in der Tabelle).

Bevor ich Ihnen ein weiteres Beispiel zeige, benötigen noch die Kenntnis einer Variablen, in der Struktur termios die noch nicht zur Sprache kam. Das Array c_cc. Es enthält alle Sonderzeichen die durch das Programm verändert werden können ...

Konstante	Bedeutung
VEOF	Dateiende
VEOL	Zeilenende
VERASE	letztes Zeichen löschen
VINTR	Unterbrechungssignal SIGINT
VKILL	Zeile löschen
VQUIT	Abbruch ala SIGQUIT
VSTOP	Ausgabe anhalten
VSTART	Ausgabe fortsetzen
VSTATUS	Statusinformationen anfordern
VSUSP	Einen Prozess suspendieren
VWERASE	Letztes Wort löschen
VMIN	Anzahl der Bytes die gelesen werden müssen bevor read() zurückkehrt

Weiter Eingabezeichen finden Sie unter /usr/include/termbits.h oder /usr/include/asm/termbits.h

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