第 13.1 節

UART串口通信

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Linux 串口通信

串口通信是机器人和嵌入式项目中最常见的底层通信方式之一。

在实际项目中，上位机经常需要通过串口和 STM32、ESP32、Arduino、传感器模块、调试板等设备进行数据交互。例如：

串口通信的特点是简单、通用、成本低，特别适合上位机和单片机之间的点对点通信。

串口通信通常指 UART 通信。在 Linux 上，常见的 USB 转串口设备会被识别为类似下面的设备文件：

/dev/ttyUSB0
/dev/ttyUSB1
/dev/ttyACM0

程序只需要打开对应的设备文件，并设置好波特率、数据位、停止位、校验位等参数，就可以进行数据收发。

常见参数包括：

在机器人项目中，串口通常不会只发送普通字符串，而是会设计自己的二进制通信协议，例如帧头、长度、命令字、数据区、CRC 校验等。

Linux 下使用串口通信有多种方案，常见的包括：

这些库本质上都是为了完成串口的打开、配置、读取和写入，只是封装层次不同。

本教程建议优先选择：

boost::asio

原因是：

推荐的工程结构是：

上层项目：ROS 2 / OpenCV / Qt / 普通 C++ 程序
        ↓
自己封装的 SerialDriver 类
        ↓
boost::asio
        ↓
/dev/ttyUSB0
        ↓
STM32 / ESP32 / 传感器

学习 Linux 串口通信，并不代表不用 ROS 2。

在 ROS 2 项目中，可以将串口通信封装成一个普通 C++ 类，然后在 ROS 2 节点或 ros2_control hardware_interface 中调用它。

例如：

ros2_control controller
        ↓
hardware_interface
        ↓
自己封装的 SerialDriver
        ↓
boost::asio
        ↓
STM32

这样做的好处是，串口通信代码不会和 ROS 2 强绑定。以后即使写 OpenCV 项目、Qt 上位机或者普通 C++ 调试程序，也可以继续复用同一套串口 driver。

学习完本章后，应该能够掌握：