Linux控制串口的基础概念
Linux系统对串口的支持源于其强大的设备抽象能力,串口在Linux中被视为一种字符设备文件，通常位于/dev目录下，常见的设备名包括/dev/ttyS0、/dev/ttyS1（标准串口）以及/dev/ttyUSB0、/dev/ttyACM0（USB转串口设备），通过这些设备文件，应用程序可以直接与串口硬件进行交互，实现数据的收发功能，Linux内核通过串口驱动程序管理硬件资源，提供标准的文件操作接口（如open、read、write、close等），使得串口控制与普通文件操作类似，降低了开发难度。
串口参数配置详解
串口通信的可靠性高度依赖于参数的正确配置,Linux下可通过termios结构体完成详细设置，核心参数包括波特率、数据位、停止位、校验位以及流控方式。
- 波特率（Baud Rate）：决定数据传输速率，常用值包括9600、19200、115200等，可通过
cfsetispeed()和cfsetospeed()函数分别设置输入和输出波特率，需确保两端设备波特率一致。 - 数据位（Data Bits）：表示每帧数据的有效位数，通常为5~8位，Linux中通过
c_cflag的CS5~CS8配置，默认为8位（CS8）。 - 停止位（Stop Bits）：用于标识一帧数据的结束，可选1、1.5或2位，通过
c_cflag的CSTOPB配置，默认为1位。 - 校验位（Parity）：用于简单错误检测，支持无校验（
PARENB=0）、奇校验（PARODD=1）和偶校验（PARODD=0），通过c_cflag相关位配置。 - 流控（Flow Control）：防止数据丢失，包括硬件流控（RTS/CTS）和软件流控（XON/XOFF），需通过
c_cflag的CRTSCTS和c_iflag的IXON/IXOFF启用。
配置完成后,需通过tcsetattr()函数将参数应用到串口设备，并使用tcflush()清空输入输出缓冲区，确保数据同步。
串口数据收发与控制
Linux下串口数据收发主要通过文件I/O函数实现，结合termios提供的终端控制功能，可满足不同场景的通信需求。
- 打开串口：使用
open()函数以非阻塞（O_NONBLOCK）或阻塞模式打开串口设备，需设置正确的权限（如O_RDWR读写模式）。int fd = open("/dev/ttyUSB0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY)，其中O_NOCTTY确保串口不作为终端控制设备。 - 数据发送：通过
write()函数将数据写入串口，需注意返回值表示实际写入的字节数，与请求写入字节数不一致时可能需处理部分写入情况。int n = write(fd, "Hello", 5)，若n < 5，可循环写入剩余数据。 - 数据接收：使用
read()函数从串口读取数据，阻塞模式下若无数据则会阻塞进程，非阻塞模式下立即返回-1并设置errno为EAGAIN，可通过select()或poll()函数实现多路复用，避免轮询带来的资源浪费。fd_set read_fds; FD_ZERO(&read_fds); FD_SET(fd, &read_fds); select(fd+1, &read_fds, NULL, NULL, NULL)，当FD_ISSET(fd, &read_fds)为真时，表示数据可读。 - 串口控制：通过
ioctl()函数可获取或设置串口状态，如TCGETS获取当前参数、TCSETS设置参数、TIOCMGET获取调制解调器状态（如CTS、RTS信号）等。
高级功能与实用工具
Linux串口通信还支持高级功能,并结合丰富的命令行工具，提升开发效率。
- 非阻塞与异步I/O：通过
O_NONBLOCK标志或fcntl()函数设置非阻塞模式，避免进程阻塞；结合SIGIO信号和F_SETOWN设置，可实现异步I/O，当串口数据就绪时触发信号通知进程。 - 多串口管理：对于多串口设备，可通过
udev规则实现设备名固定（如根据USB VID/PID映射为固定设备名），避免因设备插拔导致设备名变化，创建/etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules文件，添加SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="067b", ATTRS{idProduct}=="2303", SYMLINK+="ttyUSB_custom"。 - 常用调试工具：
minicom：一款功能完善的串口终端工具，支持配置串口参数、收发数据、脚本录制等功能，适合调试串口设备。screen：轻量级终端复用工具，可通过screen /dev/ttyUSB0 115200快速进入串口终端，支持数据捕获和会话恢复。setserial：查看或修改串口硬件参数，如setserial /dev/ttyS0 uart 16550A设置UART类型。socat：强大的网络工具，可实现串口与TCP/UDP的互转，例如socat /dev/ttyUSB0,b115200,relink TCP:192.168.1.100:8888将串口数据转发到TCP端口。
实际应用场景
Linux控制串口广泛应用于嵌入式开发、工业控制、物联网设备调试等领域，在嵌入式系统中，通过串口与传感器通信，采集温湿度、压力等数据；在工业场景中，PLC设备常通过串口与上位机通信，传输控制指令和状态信息；在物联网网关中，串口模块（如4G DTU）用于设备数据的远程上传，Linux串口还支持通过pty（伪终端）实现虚拟串口通信，方便在没有物理串口的环境下进行调试。
通过灵活运用Linux的串口控制能力,开发者可高效实现设备间的数据交互，结合脚本自动化（如Python的pyserial库、Shell脚本），可构建复杂的串口通信应用，满足多样化的工业与开发需求。
