Linux系统中串口调试工具怎么用

发布时间：2022-01-31 09:53:38 作者：小新
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# Linux系统中串口调试工具怎么用

## 一、串口通信基础概念

### 1.1 什么是串口通信
串口通信（Serial Communication）是指通过串行接口按位（bit）顺序传输数据的通信方式。与并行通信相比，串口通信只需要少数几条线（通常2-3根）就能实现数据交换，具有布线简单、成本低、适合远距离传输等特点。

在Linux系统中，串口设备通常以`/dev/ttyS*`（物理串口）或`/dev/ttyUSB*`（USB转串口）的形式存在，例如：
- `/dev/ttyS0` - 第一个物理串口
- `/dev/ttyUSB0` - 第一个USB转串口设备

### 1.2 常见串口参数
配置串口时需要设置以下关键参数：
- **波特率（Baud Rate）**：常见值有9600、19200、38400、57600、115200等
- **数据位（Data Bits）**：通常为5、6、7或8位
- **停止位（Stop Bits）**：1、1.5或2位
- **校验位（Parity）**：none（无）、odd（奇校验）、even（偶校验）
- **流控（Flow Control）**：none（无）、hardware（硬件流控）、software（软件流控）

## 二、Linux常用串口工具

### 2.1 minicom - 经典终端工具
#### 安装方法
```bash
# Debian/Ubuntu
sudo apt install minicom

# RHEL/CentOS
sudo yum install minicom

基本使用

启动配置界面：
```
sudo minicom -s
```
主要配置项：
- 选择Serial port setup
- 设置设备（如/dev/ttyUSB0）
- 配置波特率等参数
- 保存为默认配置（Save setup as dfl）
启动minicom：
```
sudo minicom
```

常用快捷键

Ctrl+A Z：查看帮助菜单
Ctrl+A O：进入配置菜单
Ctrl+A X：退出minicom
Ctrl+A C：清除屏幕

2.2 screen - 简易串口终端

基本用法

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200

退出方法

按下Ctrl+A后，再按k，然后输入y确认

2.3 picocom - 轻量级替代品

安装与使用

sudo apt install picocom
picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0

特殊功能

支持十六进制显示
可设置本地回显
退出命令：Ctrl+A Ctrl+X

2.4 cutecom - 图形界面工具

适合桌面环境用户：

sudo apt install cutecom
sudo cutecom

三、高级调试技巧

3.1 查看系统串口设备

# 列出所有串口设备
dmesg | grep tty

# 查看USB转串口设备
ls /dev/ttyUSB*

# 查看串口详细信息
setserial -g /dev/ttyS*

3.2 权限设置

避免每次使用sudo：

sudo usermod -aG dialout $USER
# 注销后重新登录生效

3.3 数据记录与分析

保存串口输出

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200 | tee serial.log

十六进制查看

sudo picocom -b 115200 --imap lfcrlf /dev/ttyUSB0 | hexdump -C

3.4 自动化测试脚本

使用expect实现自动化交互：

#!/usr/bin/expect
set timeout 20
spawn sudo minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200
expect "Press CTRL-A Z for help"
send "AT\r"
expect "OK"
send "AT+CSQ\r"
expect "OK"
send "AT+CGSN\r"
expect "OK"
send "AT+CGMI\r"
expect "OK"
send "\x01"  # Ctrl+A
send "x"     # 退出
expect "exit from Minicom"

四、常见问题排查

4.1 无法打开串口

可能原因及解决方案： 1. 权限不足：

   sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

设备被占用：
```
lsof /dev/ttyUSB0
```
驱动未安装：
```
lsmod | grep usbserial
```

4.2 数据乱码

检查要点： 1. 确认双方波特率一致 2. 检查数据位、停止位、校验位设置 3. 尝试降低波特率测试

4.3 数据收发不完整

解决方案： 1. 启用硬件流控 2. 增加发送间隔 3. 检查电缆质量和长度

五、实际应用案例

5.1 与Arduino通信

Arduino端设置： “`arduino void setup() { Serial.begin(115200); }

void loop() { if(Serial.available()) { Serial.write(Serial.read()); } }


2. Linux端测试：
   ```bash
   echo "Hello Arduino" > /dev/ttyACM0
   cat /dev/ttyACM0

5.2 调试嵌入式Linux设备

常见场景： 1. 通过串口查看启动日志 2. 进入系统控制台 3. 传输小文件：

   # 接收端
   cat /dev/ttyS0 > received_file
   
   # 发送端
   cat file_to_send > /dev/ttyS0

六、替代方案与扩展

6.1 Python串口编程

使用pyserial库：

import serial

ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 115200, timeout=1)
ser.write(b'AT\r\n')
response = ser.readline()
print(response.decode())
ser.close()

6.2 网络化串口工具

使用socat创建网络串口：

socat TCP-LISTEN:8888,fork FILE:/dev/ttyUSB0,raw,echo=0,b115200

6.3 图形化数据分析工具

推荐工具： - SerialPlot：实时绘图工具 - Putty：Windows下常用，支持Linux - GtkTerm：简单图形界面终端

七、安全注意事项

避免在生产环境使用root权限操作串口
敏感数据建议加密传输
长期连接的串口会话应设置超时
物理接口应做好防护，避免静电损坏

八、总结

Linux系统提供了丰富的串口调试工具链，从基础的minicom、screen到高级的编程接口，可以满足各种调试需求。掌握这些工具的使用方法，能够显著提高嵌入式开发、设备调试的工作效率。建议初学者从minicom开始，逐步尝试更高级的用法，最终形成适合自己的调试工作流。

提示：本文介绍的所有命令都需要根据实际硬件环境调整设备路径和参数，操作前请确认设备节点名称和通信参数。 “`

这篇文章共计约2550字，涵盖了Linux串口调试的各个方面，包括基础概念、工具使用、高级技巧和实际案例，采用Markdown格式编写，便于阅读和编辑。