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Linux常用技巧:解决Linux下USB设备节点ttyUSB名不固定的问题...

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发表于 2023-8-18 15:55:50 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 sunsili 于 2023-8-18 16:11 编辑

Linux常用技巧:解决Linux下USB设备节点ttyUSB名不固定的问题,生成固定USB转串口设备节点



本系列博客所述资料均来自网络,并不是本人原创(只有博客是自己写的)。出于热心,本人将自己的所学笔记整理并推出相对应的使用教程,方面其他人学习。若出现侵权现象,请告知本人,本人会立即停止更新,并删除相应的文章和代码。

1. Linux下USB设备节点名不固定问题经常会遇到

  以USB转串口设备为例,通常设备节点名为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。
  Linux在设备文件/dev目录下并没有提供固定显示ttyUSB的方法,但是,其实,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….(这个是变化的,前面讲到了)。

2. 关于端口号的查看方法

  连接好两个USB转串口设备之后执行命令:ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
  1. oot@SUN:/# ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
  2. lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 18 16:04 /sys/class/tty/ttyUSB0 -> ../../devices/101c1000.ohci/usb2/2-1/2-1:1.2/ttyUSB0/tty/ttyUSB0
  3. lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 18 16:04 /sys/class/tty/ttyUSB1 -> ../../devices/101c1000.ohci/usb2/2-1/2-1:1.3/ttyUSB1/tty/ttyUSB1
  4. lrwxrwxrwx    1 root     root             0 Aug 18 16:04 /sys/class/tty/ttyUSB2 -> ../../devices/101c1000.ohci/usb2/2-1/2-1:1.4/ttyUSB2/tty/ttyUSB2
复制代码

  我这里分别进行了两次测试
  第1次先插入CH340(ttyUSB0),后插入4G模组(虚拟出来的ttyUSB1、ttyUSB2、ttyUSB3)。
  第2次先插入4G模组(虚拟出来的ttyUSB0、ttyUSB1、ttyUSB2),后插入CH340(ttyUSB3)。
  由上面的日志可知:不管先后插入的顺序如何,CH340对应的USB端口都是1-1.3:1.0。知道端口后我们该如何确定设备对应的ttyUSBx设备节点呢。

3. 实际问题,实际解决

  实际工程中,碰到的一个问题是:硬件上连接有两个USB转串口设备,硬件只要一上电,两个USB设备几乎是同时上电的,这将导致ttyUSB0或者ttyUSB1无法每次固定的对应到上一次的那个相同端口,上层软件需要通过串口设备节点/dev/ttyUSBx来打开一个串口,并从串口获取数据,但是这个ttyUSBx设备并不是一直都指向固定的一个usb端口号,这直接导致我们无法往下操作了。

解决办法:
  这里使用bash语言加Python正则表达式的相关知识解决这个问题:解决问题的思路是:
  • 第一次上电的时候,我们需要确定哪个端口上的数据是我们所需要的:
    ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
    假设是3-1.1这个端口是我们的data端口。
  • 以后每次上电,我们要找到3-1.1这个端口后面挂载的ttyUSB设备是ttyUSB0还是ttyUSB1,并建立一个软链接将当时获取到的ttyUSBx生成一个软链接,名字固定为ttydata,那么以后每次打开/dev/ttydata就能找到正确3-1.1这个端口,并获取数据了。
  • 建立一个文件夹getUSB,该文件夹下面包含:
  其中cmd.sh是利用bash脚本获取/sys/class/tty/ttyUSB*的一些信息保存在device_usb.txt中。

cmd.sh如下:
  1. #!/bin/bash
  2. declare -i a=0
  3. declare -i b=0
  4. while [[ ! -e "/sys/class/tty/ttyUSB0" ]]
  5. do
  6. sudo sleep 0.01s
  7. a=a+1
  8. 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
  9. break
  10. fi
  11. done

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


  20. if [[ ! -e /sys/class/tty/ttyUSB0&&! -e /sys/class/tty/ttyUSB1 ]]; then #如果不存在ttyUSB设备
  21. echo "Not have ttyUSB0 or not have ttyUSB1"
  22. 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
  23. tty1=$(ls -l /sys/class/tty/ttyUSB0)
  24. tty2=$(ls -l /sys/class/tty/ttyUSB1)

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

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

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

  39. #exct Python language to get the rignt USB interface
  40. ./getUSB.py   #调用当前路径下的getUSB.py这个Python语言,明确此次是哪个,ttyUSB0,或者ttyUSB1挂载在端口3-1.1上

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

  44. 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
复制代码

  getUSB.py是通过device_usb.txt中的信息,获取到当前挂着在端口3-1.1上的是ttyUSB0还是ttyUSB1并保存在usbdev 中。
getUSB.py如下:
  1. #!/usr/bin/python
  2. #coding:utf-8
  3. import re  #正在表达式
  4. sss = open("./device_usb.txt","rb") #打开device_usb.txt设备,并读取内容
  5. www = open("./usbdev","wb")  #当前路径下创建usbdev文件,后续会写入内容
  6. s_read = sss.read()  usb3/3-1/3-1.1/
  7. r = r"usb3/3-1/3-1\.1.+(ttyUSB[0-9])"
  8. #正则中“.”需要转义,所以使用“\.”表示“.”
  9. #这个规则是找到usb3/3-1/3-1.1/这个字符串后面紧跟的是此次上电生成的ttyUSB0或者ttyUSB1
  10. output = re.findall(r,s_read)
  11. www.write(output[0]) #将结果写到usbdev中
  12. www.close()
  13. sss.close()
复制代码

  完成之后设置开机项目,将文件夹当道一个位置,然后设置开机启动cmd.sh(在/etc/rc.local中设置)则每次开机之后,会从/dev/ttydata获取到固定端口的数据。

4. udev

  这两天在ubuntu中开发跟串口有关程序时,发现来回拔插串口线或者插多个串口线时总是出现串口号ttyUSB*不固定的问题,给应用程序带来不少麻烦,遂google解决。

  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蛋疼的问题。udev是一种Linux2.6内核采用的/dev 目录的管理系统(可以把它认为是windows中的设备管理器),它通过从sysfs获得的信息,可以提供对特定设备的固定的设备名。sysfs是linux 2.6内核的一种新型文件系统,它提供了当前设备的基本信息。

  udev的重要功能就是为为设备提供固定的设备名, 根据Wirting udev rules的详细介绍, udev有如下功能:
Rename a device node from the default name to something else Provide an alternative/persistent name for a device node by creating a
symbolic link to the default device node Name a device node based on the output of a program.
Change permissions and ownership of a device node Launch a script when a device node is created or deleted(typically when a device is attached or unplugged) Rename network interfaces

  简单阅读之后创建文件/etc/udev/rules.d/10-local.rule, 内容如下
  1. KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="067b", ATTRS{idProduct}=="2303", MODE:="0777", SYMLINK+="user_uart"
  2. KERNEL=="ttyUSB*", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523", MODE:="0777", SYMLINK+="mcu_uart"
复制代码

  意思就是匹配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:
1、user_uart-----PL2303串口转USB,
2、mcu_uart----CH340串口转USB。
  idVendor和idProduct由 lsusb -vvv 命令查看。
  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. 这样以来,我只要在程序里打开/dev/user_uart或/dev/mcu_uart就可以一直准确的打开指定的串口设备了。
PS:如果您的两个串口用的都是PL2303或者都是CH340/CP2102,那就真的无能为力了........

常用的匹配类型:
  • BUS:匹配总路类型,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 :- 匹配总路系统的ID (e.g. PCI bus ID)。
  • PLACE :- 匹配物理位置 (对USB很有用)

资料链接:
https://blog.csdn.net/weixin_44570083/article/details/111322043
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