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

sunsili · 发表于 2023-8-18 15:55:50

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*

oot@SUN:/# ls -l /sys/class/tty/ttyUSB*
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
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
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：

#!/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 "$tty1" ] ;then # "! -n" shows blank var #非空检测
echo "tty1 is empty"
fi
#delay 0.01s to make sure the device_usb.txt complete
sudo sleep 0.01s
#remove the old USB device shortcut
if [ ! -e "/dev/ttydata" ] ;then # 如果/dev/ttydata本身不存在
echo "-------------/dev/ttydata not found"
else #如果存在，则需删除之，然后重新创建之
echo "/dev/ttydata is exist"
sudo rm /dev/ttydata
fi
#exct Python language to get the rignt USB interface
./getUSB.py #调用当前路径下的getUSB.py这个Python语言，明确此次是哪个,ttyUSB0,或者ttyUSB1挂载在端口3-1.1上
usbdev=$(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

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:

#!/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() usb3/3-1/3-1.1/
r = r"usb3/3-1/3-1\.1.+(ttyUSB[0-9])"
#正则中“.”需要转义，所以使用“\.”表示“.”
#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
output = re.findall(r,s_read)
www.write(output[0]) #将结果写到usbdev中
www.close()
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

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"

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：

http://www.cnblogs.com/ynxf/p/6379449.html

https://blog.csdn.net/weixin_44570083/article/details/111322043

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