Linux下Serial端口设置：入门级操作全解析

Linux串口调试实战：从设备识别到Python通信全链路详解

你有没有遇到过这样的场景？
手里的开发板插上USB转串口线，Linux主机却“视而不见”；或者好不容易连上了，收到的全是乱码。别急——这并不是硬件坏了，而是你还没摸清Linux下串口通信的门道。

在嵌入式开发、工业控制和物联网调试中，尽管USB、Wi-Fi、蓝牙大行其道，但串口（Serial）仍然是最可靠、最低层的通信方式之一。它像一条“技术生命线”，哪怕系统崩溃，也能通过串口输出最后的日志信息。

今天我们就来一次讲透：如何在Linux环境下，从零开始搞定串口通信的每一个环节——从设备识别、权限配置、参数设置，再到交互调试与程序控制。

一、你的串口设备真的被系统认出来了吗？

一切的前提是：系统得先看到这个设备。

当你插入一个USB转串口模块（比如常见的CH340、CP2102或FT232），Linux内核会根据芯片类型加载对应的驱动，并自动生成设备节点。你可以通过以下命令快速确认：

dmesg | tail -20

观察输出中是否有类似内容：

usb 1-2: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0

如果看到ttyUSB0、ttyACM0或ttyS0这样的字样，说明设备已被识别。其中：

• /dev/ttyS*：传统PC主板上的RS-232串口
• /dev/ttyUSB*：USB转串口适配器
• /dev/ttyAMA*//dev/ttyO*：树莓派等ARM平台的原生UART接口

🔍小技巧：如果你不确定设备插入后生成了哪个节点，可以在插拔前后分别执行ls /dev/tty*，对比新增项即可定位。

二、为什么总是“Permission denied”？权限问题一文搞懂

即使设备出现了，你也可能无法访问。最常见的报错就是：

$ screen /dev/ttyUSB0 115200 screen: Cannot open your terminal '/dev/ttyUSB0' - permission denied

原因很简单：默认情况下，串口设备属于dialout用户组，普通用户无权读写。

✅ 解决方案：将当前用户加入dialout组

sudo usermod -aG dialout $USER

然后注销并重新登录，使组权限生效。

验证是否成功：

groups

你应该能在输出中看到dialout。

💡 提示：某些发行版（如Ubuntu）也可能使用uucp组，可通过ls -l /dev/ttyUSB0查看所属组名。

三、通信参数怎么设？波特率、数据位、校验位到底是什么意思？

串口通信不是“即插即用”的协议，双方必须约定好一组参数才能正常工作。这些参数包括：

例如，“8N1”表示：8位数据、无校验、1位停止位——这是目前最常用的配置。

使用stty设置串口参数

stty是Linux下最底层也最强大的串口配置工具。它的本质是调用POSIX标准的termios接口，直接操作TTY设备属性。

查看当前设置

stty -F /dev/ttyUSB0 -a

你会看到一堆输出，比如：

speed 9600 baud; rows 0; columns 0; ... cs8 -cstopb -parenb

解释一下关键字段：
-cs8→ 8位数据
--cstopb→ 不使用两位停止位（即1位）
--parenb→ 关闭奇偶校验

设置为 115200 8N1 模式

stty -F /dev/ttyUSB0 115200 cs8 -cstopb -parenb

启用原始模式（Raw Mode）

默认情况下，TTY子系统会对输入进行处理（如换行转换、信号触发）。但在串口通信中，我们希望数据原样收发，因此需要关闭这些功能：

stty -F /dev/ttyUSB0 raw

这条命令相当于一次性禁用了回显、换行映射、中断字符等高级处理，让串口进入“直通”状态。

⚠️ 注意：不要在主终端上执行stty raw，否则你的键盘输入将不再显示！

四、实时交互调试：用screen和minicom连接目标设备

一旦参数设置完成，就可以开始通信了。有两种主流方式：轻量级的screen和功能完整的minicom。

方案一：screen—— 快速上手首选

如果你只是想快速测试一下串口有没有输出，screen是最佳选择，因为它几乎在所有Linux系统中都预装了。

screen /dev/ttyUSB0 115200

就这么简单！立刻就能看到设备发来的启动日志。

要退出screen，按组合键：

Ctrl + A → 松开 → 再按 K → 输入 Y 确认

📌 小贴士：screen支持会话记录，加-L参数可自动保存通信内容到screenlog.0文件：

bash screen -L /dev/ttyUSB0 115200

方案二：minicom—— 专业级串口终端

minicom功能更强大，适合长期调试。但它通常需要手动安装：

# Debian/Ubuntu sudo apt install minicom # CentOS/RHEL sudo yum install minicom

首次使用前建议进入配置模式：

minicom -s

在菜单中选择Serial port setup，修改如下选项：
-A→ 设备路径：/dev/ttyUSB0
-E→ 波特率和校验位：设为115200 8N1
- 保存为默认配置（选Save setup as dfl）

之后每次只需运行：

minicom

即可连接。退出时按Ctrl+A→X→ 回车。

🔧 高级功能：minicom支持脚本自动化、日志捕获、宏命令，在批量测试中非常实用。

五、不只是“看看输出”：用 Python 实现智能串口通信

当你要构建自动化系统、采集传感器数据或远程升级固件时，就不能只靠人工敲命令了。这时候就得上代码。

推荐库：pyserial

pyserial是Python生态中最成熟、跨平台支持最好的串口库。安装只需一行：

pip install pyserial

一个完整的通信脚本示例

下面这个脚本实现了周期性发送指令、接收响应、异常处理和安全退出：

import serial import time # 配置串口 ser = serial.Serial( port='/dev/ttyUSB0', baudrate=115200, bytesize=serial.EIGHTBITS, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, timeout=1 # 读取超时1秒 ) print("等待串口连接...") while not ser.is_open: try: ser.open() except PermissionError: print("权限不足，请检查用户是否在 dialout 组") exit(1) except Exception as e: print(f"连接失败: {e}，5秒后重试...") time.sleep(5) print(f"已连接至 {ser.name}") try: while True: # 发送请求 message = "GET_DATA\r\n" ser.write(message.encode('utf-8')) print(f">>> 发送: {message.strip()}") # 读取响应 if ser.in_waiting > 0: data = ser.readline().decode('utf-8', errors='replace').strip() print(f"<<< 收到: {data}") else: print("<<< 无响应") time.sleep(1) except KeyboardInterrupt: print("\n[用户中断] 正在关闭串口...") finally: ser.close() print("串口已关闭")

关键点解读：

• timeout=1：防止readline()永久阻塞
• in_waiting：判断缓冲区是否有数据，避免空轮询
• errors='replace'：遇到非法编码字符时不崩溃，替换为占位符
• 异常处理：涵盖断线、权限、编码等多种异常情况

💡 扩展思路：你可以把这个脚本接入Flask Web服务，实现网页端实时监控；也可以配合数据库，长期存储传感器数据。

六、那些年我们都踩过的坑：常见问题与应对策略

❌ 问题1：波特率匹配但收到乱码？

很可能是晶振误差导致的实际波特率偏差。尤其是低成本MCU（如CH552、STM8）在内部RC振荡器下运行时，误差可达3%以上。

✅解决方案：
- 使用外部晶振
- 尝试调整为主机支持的近似波特率（如用111111代替115200）
- 在允许范围内降低波特率（如改用57600）

❌ 问题2：数据丢失或丢包严重？

通常是缓冲区溢出或主机处理不及时。

✅优化建议：
- 提高读取频率（减少sleep时间）
- 启用硬件流控（RTS/CTS），要求设备支持
- 在程序中增加队列缓存机制

❌ 问题3：拔掉再插，设备变成/dev/ttyUSB1？影响脚本稳定性！

USB设备热插拔时，系统可能分配不同的编号，导致脚本失效。

✅持久化命名方案：利用udev规则固定设备名称

创建规则文件：

sudo nano /etc/udev/rules.d/99-mcu-sensor.rules

添加内容（以CP2102为例）：

SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", SYMLINK+="mcu_sensor"

获取idVendor和idProduct的方法：

lsusb

保存后重启udev：

sudo udevadm control --reload-rules sudo udevadm trigger

此后你就可以始终使用/dev/mcu_sensor来访问该设备，再也不怕编号变了。

七、结语：古老的串口，为何依然不可替代？

有人说：“都2025年了，还用串口？”
可事实是，在路由器Bootloader调试、FPGA烧录、电力系统遥测、医疗设备维护等领域，串口依然是唯一能在系统完全瘫痪时提供诊断信息的通道。

它不依赖操作系统、不需要复杂的协议栈、抗干扰能力强、实现成本极低。

更重要的是，在Linux平台上，它拥有极其透明的设备模型和丰富的工具链支持——你可以用一行命令完成调试，也可以用几段代码搭建起全自动的数据采集系统。

掌握串口，不仅是掌握一种通信方式，更是掌握了一种深入硬件底层的思维方式。

下次当你面对一块沉默的开发板时，记得拿起串口线，也许下一秒，它就会告诉你：“我在这里。”

如果你在实践中遇到了其他挑战，欢迎在评论区分享讨论。