جهاز UART افتراضي في نظام لينكس

مقدمة

تعتبر أجهزة UART الافتراضية في نظام لينكس أداة قوية لتسهيل نقل البيانات بين الأنظمة. وفي هذا المقال، سنتناول كيفية إعداد جهاز UART افتراضي باستخدام أمر socat، بالإضافة إلى تطبيق بسيط بلغة C لإرسال واستقبال بيانات مشفرة باستخدام خوارزمية XOR. سنتحدث عن كيفية نحقيق الهدف المنشود وتجاوز بعض التحديات التي قد تواجهها أثناء تنفيذ البرنامج.

إعداد جهاز UART افتراضي باستخدام socat

عند العمل على تطوير تطبيقات تتطلب التواصل التسلسلي، يمكن أن تكون إعدادات UART الافتراضية مفيدة جداً. استخدام أمر socat يجعل الأمر سهلاً للغاية. باستخدام الأمر:

socat -d -d PTY,link=./ttyV0,raw,echo=0 PTY,link=./ttyV1,raw,echo=0

يمكنك إنشاء جهازين افتراضيين: ttyV0 وttyV1. هذا يسمح لك بإرسال البيانات من جهاز إلى آخر كأنه يتم التواصل عبر كابل فعلي. يتم استخدام raw ليحدد أن البيانات سيتم إرسالها كبيانات خام، بينما يتم استخدام echo=0 لمنع عرض البيانات المرسلة.

تشفير وفك تشفير البيانات باستخدام XOR

في هذا الجزء، نقوم بتطبيق تشفير بسيط باستخدام خوارزمية XOR. الكود يمثل وظيفة لتشفير وفك تشفير البيانات. مع استخدام مفتاح معين، يتم معالجة كل بايت من البيانات عن طريق تطبيق عملية XOR عليه.

إليك مثال على كود في لغة C:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define BUFFER_SIZE 256
#define UART_DEVICE_TX "./ttyV0" // نهاية الإرسال
#define UART_DEVICE_RX "./ttyV1" // تلقي النهاية
void xor_cipher(char *data, size_t length, char key) {
    for (size_t i = 0; i < length; i++) {
        data[i] = data[i] ^ key;
    }
}

هذه الوظيفة تقوم بتطبيق XOR على كل بايت في البيانات المدخلة. تُستخدم هذه الطريقة لتأمين البيانات المرسلة.

التحديات التي قد تظهر أثناء تنفيذ البرنامج

قد تجد أنه بالرغم من تنفيذ شفرة التشفير، فإن فك التشفير لا يعمل كما هو متوقع. على سبيل المثال، عند محاولة عرض البيانات المستلمة باستخدام الأمر cat ./ttyV1، يمكن أن تظهر لك رسائل غير متوقعة بدلاً من الرسالة الأصلية.

من المهم التأكد من أن البيانات تُرسل بشكل صحيح وأن تشفير البيانات وفك التشفير يتم بشكل متسق. قد تحتاج أيضًا إلى التحقق من وجود تداخل في عمليات الإدخال/الإخراج بين أجهزة UART الافتراضية.

إكمال عملية التشفير والفك

لضمان نجاحك في إرسال واستقبال البيانات بشكل مريح، تأكد من اختبار كل جزء من البرنامج. عند إرسال سلسلة مثل "مرحبًا، UART!"، يجب أن يكون الناتج بعد عملية فك التشفير مطابقًا للرسالة الأصلية. إذا كنت تشاهد رسالة مثل "665vz" بينما كان المتوقع هو الرسالة الأصلية، فهذا يمكن أن يدل على وجود مشكلة في عملية النقل أو التشفير.

احرص على اختبار البرنامج بإرسال بيانات بسيطة في البداية لمعرفة ما إذا كانت العملية تعمل بشكل صحيح. إذا كانت البيانات تظهر في شكل غير متوقع، فإن أحد الأسباب قد يكون وجود خطأ في معالجة البيانات أو استخدام مفتاح التشفير بشكل غير صحيح.

في ختام هذا المقال، يمكن القول أن إعداد جهاز UART افتراضي في بيئة لينكس باستخدام c – Virtual UART device in linux يمكن أن يكون مفيداً للغاية لتطوير التطبيقات التي تتطلب نقل البيانات. من خلال التعامل مع مشاكل التشفير وفك التشفير، يمكنك تحقيق أهدافك بسهولة واستغلال القدرات الهائلة التي تقدمها أجهزة UART الافتراضية.