Linux下生成固定USB转串口设备节点

以USB转串口设备通常的设备节点名为ttyUSBx（x为0~n）,Linux内核会根据设备插入的先后顺序进行编号的分配，比如第一个插入的设备编号为ttyUSB0，然后依此加1，变为ttyUSB1，ttyUSB2……

如果仅仅以设备节点ttyUSBx来区别具体是哪个设备，因为末位的编号是随时会变的，所以就会造成混乱。无法保证A设备就是ttyUSB0，B设备就是ttyUSB1。在设备文件/dev目录下并没有提供固定显示ttyUSB的方法，但是，每个USB端口都有唯一的端口号，相当于每个门店的门牌号。只要我们依据端口号来进行设备的区分，那么问题就迎刃而解了。简单点来说就是找到端口号，然后根据端口号找到挂载在这个端口号上面的USB设备是ttyUSB0还是 ttyUSB1即可

端口号

通过以下命令可以查看端口号：

1
2
3
ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  25 16:02 /sys/class/tty/ttyUSB0 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1:1.0/ttyUSB0/tty/ttyUSB0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  25 16:03 /sys/class/tty/ttyUSB1 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-2/1-2:1.0/ttyUSB1/tty/ttyUSB1
  • ttyUSB0所在的端口号为1-1
  • ttyUSB1所在的端口号为1-2

可以看出，这里的1-1端口上比1-2上提前插上USB设备，所以会以这种方式命名。如果插入设备的顺序相反：

1
2
3
ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  25 16:10 /sys/class/tty/ttyUSB0 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-2/1-2:1.0/ttyUSB0/tty/ttyUSB0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  25 16:10 /sys/class/tty/ttyUSB1 -> ../../devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb1/1-1/1-1:1.0/ttyUSB1/tty/ttyUSB1
  • ttyUSB0所在的端口号为1-2
  • ttyUSB1所在的端口号为1-1

方法一：bash+python

基本思路：

  • 第一次上电的时候确定哪个端口上的数据是我们所需要的
  • 以后每次上电，我们要找目标端口后面挂载的ttyUSB设备是ttyUSB0还是ttyUSB1，并建立一个软链接（ttyUSBx --> ttydata），以后每次打开/dev/ttydata即可

cmd.sh：利用bash脚本获取/sys/class/tty/ttyUSB*的一些信息保存在device_usb.txt中：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
#!/bin/bash
declare -i a=0
declare -i b=0 
while [[ ! -e "/sys/class/tty/ttyUSB0" ]]
do
    sudo sleep 0.01s
    a=a+1
    if [ $a -eq 300 ];then  #等待一段时间没有检测ttyUSB0设备到会自动跳出while
    	break
    fi
done

while [[ ! -e "/sys/class/tty/ttyUSB1" ]]
do
    sudo sleep 0.01s
    b=b+1
    if [[ $b -eq 300||$a -ne 0 ]];then  #if USB0 been detected ,also get out of while
    	break
    fi
done


if [[ ! -e /sys/class/tty/ttyUSB0 && ! -e /sys/class/tty/ttyUSB1 ]]; then #如果不存在ttyUSB设备
	echo "Not have ttyUSB0 or not have ttyUSB1"
else #如果完美检测到了两个ttyUSB设备，则将信息log到device_usb.txt当中
    tty1=$(ls -l /sys/class/tty/ttyUSB0) 
    tty2=$(ls -l /sys/class/tty/ttyUSB1)

    sudo ls -l /sys/class/tty/ttyUSB0 /sys/class/tty/ttyUSB1 > ./device_usb.txt
fi

if [ ! -n "$tty1" ] ;then   # "! -n" shows blank var  #非空检测
	echo "tty1 is empty"
fi
#delay 0.01s to make sure the device_usb.txt complete
sudo sleep 0.01s
#remove the old USB device shortcut

if [ ! -e "/dev/ttydata" ] ;then # 如果/dev/ttydata本身不存在
	echo "-------------/dev/ttydata not found"
else                               #如果存在，则需删除之，然后重新创建之
    echo "/dev/ttydata is exist"
    sudo rm /dev/ttydata
fi

#exct Python language to get the rignt USB interface
./getUSB.py   #调用当前路径下的getUSB.py这个Python语言，获得目标端口

usbdev=$(cat ./usbdev) #获取到这个设备
echo "the device is : "
echo $usbdev

sudo ln -s /dev/$usbdev /dev/ttydata #将这个设备软连接到/dev/ttydata以后每次打开这个ttydata即可

getUSB.py：通过device_usb.txt中的信息，获取到当前挂着在目标端口上的是ttyUSB0还是ttyUSB1并保存在usbdev 中

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
import re  #正在表达式
sss = open("./device_usb.txt","rb") #打开device_usb.txt设备，并读取内容
www = open("./usbdev","wb")  #当前路径下创建usbdev文件，后续会写入内容
s_read = sss.read()
r = r"usb1/1-1/1-1.+?(ttyUSB[0-9])"
#这个规则是找到usb1/1-1/1-1/这个字符串后面紧跟的是此次上电生成的ttyUSB0或者ttyUSB1
output = re.findall(r,s_read)
www.write(output[0]) #将结果写到usbdev中
www.close()
sss.close()

完成之后设置开机即可

ubuntu下开机启动脚本

/etc/rc.local 文件

Ubuntu 会在启动时自动执行 /etc/rc.local 文件中的脚本，默认该文件中有效的脚本代码为空，把需要执行的脚本添加到该文件的 exit 0 之前即可

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#!/bin/sh -e
#
# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
# Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
# value on error.
#
# In order to enable or disable this script just change the execution
# bits.
#
# By default this script does nothing.
cd /home/ubuntu
echo 'hello,world' >> rc.local.log
exit 0
update-rc.d 命令

Ubuntu 服务器在启动时会自动执行/etc/init.d目录下的脚本，所以我们可以将需要执行的脚本放到/etc/init.d目录下，或者在该目录下创建一个软件链接指向其他位置的脚本路径，然后通过update-rc.d将脚本添加到开机自启动。启动脚本必须以 #!/bin/bash 开头

例子：新建开机启动脚本 start_when_boot，放置到 /etc/init.d 目录：

1
2
3
4
#!/bin/bash
cd /home/ubuntu
date >> boot.log
echo 'hello, world' >> boot.log

执行 update-rc.d start_when_boot defaults 将上述脚本添加为开机启动；
执行 update-rc.d -f start_when_boot remove 将上述开机启动脚本移除；

方法二：udev

linux中设备号一般按先后顺序一次向后增大，udev规则文件可以解决这个问题。udev是一种Linux2.6内核采用的/dev目录的管理系统（windows中的设备管理器）。通过从sysfs获得的信息，可以提供对特定设备的固定设备名。sysfs是Linux 2.6定的设备名， 根据Wirting udev rules的详细介绍， udev有如下功能：

  • 将设备节点从默认名称重命名为其他名称
  • 通过创建指向默认设备节点的符号链接，为设备节点提供备用/永久名称
  • 根据程序输出命名设备节点
  • 更改设备节点的权限和所有权
  • 在创建或删除设备节点时启动脚本（通常在连接或拔出设备时）
  • 重命名网络接口

创建文件/etc/udev/rules.d/10-local.rule（默认的规则配置文件存放在/etc/udev/rules.d/中，默认生效顺序为从小数字到大数字）, 内容如下：

1
2
KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="067b", ATTRS{idProduct}=="2303", MODE:="0777", SYMLINK+="user_uart"
KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523", MODE:="0777", SYMLINK+="mcu_uart"
  • 匹配sys中内核名为ttyUSB*的设备，属性匹配依据生产商编号idVendor和产品号idProduct, 设定读写权限为0777, 符号链接名为user_uart（PL2303串口转USB）和mcu_uart（CH340串口转USB）
  • idVendor和idProduct可以由lsusb或lsusb -vvv命令查看

如果两个串口用同一厂家的则会无效。如都是PL2303或者都是CH340/CP2102

保存退出后udev规则就生效了，重新拔插两个串口设备，就可以看到/dev/user_uart指向/dev/ttyUSB0, /dev/mcu_uart指向/dev/ttyUSB1

udev常用的匹配类型：

  • BUS：匹配总线类型，比如PCI USB等

  • KERNEL：匹配Kernel设备名，比如hda hdb

  • DRIVER：匹配Kernel的驱动程序名

  • SUBSYSTEM：匹配子系统名

  • ID：匹配总线系统的ID （e.g. PCI bus ID）

  • PLACE：匹配物理位置 （对USB很有用）