全面讲解常见虚拟串口工具的初始化配置

虚拟串口实战指南：从配置到应用，打通嵌入式通信的“任督二脉”

你有没有遇到过这样的场景？手头一个嵌入式设备等着调试，上位机软件只认COM3，可你的笔记本连个DB9接口都没有；或者两个本地程序非要通过串口通信，但你总不能真拿根串口线插在自己电脑上吧？

别急——虚拟串口就是专治这类“硬件焦虑”的良药。

它不靠物理芯片，也不改应用程序，而是用软件模拟出标准的COM端口或/dev/tty设备，让数据像走真实串口一样流动。无论是USB转串口驱动、蓝牙SPP协议栈，还是纯软件实现的串口对，底层逻辑都离不开这套机制。

今天我们就抛开空泛理论，聚焦实战，带你一步步搞定主流虚拟串口工具的初始化配置，顺便聊聊那些只有踩过坑才知道的“潜规则”。

为什么还需要串口？不是早就过时了吗？

先别急着下结论。虽然USB和以太网速度更快，但在很多领域，串口依然不可替代：

固件烧录：Bootloader多数仍使用UART；
工业PLC通信：Modbus RTU跑在RS-485上几十年不动摇；
传感器交互：GPS、温湿度模块、条码扫描枪……清一色TTL电平串行输出；
系统调试：Linux启动日志、MCU裸机打印，全靠一个小小的TX引脚。

问题在于：现代PC几乎没了物理串口。怎么办？答案是——把软件变成硬件。

这就是虚拟串口的本质：操作系统以为你在用COM1，其实数据早就被悄悄重定向到了另一条通道。

虚拟串口是怎么“骗”过系统的？

要理解虚拟串口的工作原理，得先搞清楚它是怎么“冒充”真实设备的。

简单来说，有两种方式：

1. 内核级伪装（Driver-Level Emulation）

这种方式最彻底。它在操作系统内核中注册一个伪串口驱动，比如vsp.sys或com0com.sys，然后告诉系统：“嘿，我是个新的COM口！”
一旦注册成功，Windows就会把它列进设备管理器，Linux也会生成对应的/dev/ttyS*或/dev/pts/*文件。

应用程序调用CreateFile("COM3", ...)的时候，根本不知道背后连接的是内存缓冲区、TCP socket，还是另一个虚拟端口。

2. 用户态代理（User-Space Proxy）

另一种做法更轻量，不需要安装驱动。典型代表是 Linux 下的socat和某些串口转发工具。它们通过创建一对 pseudo-terminal（pty），其中一个作为 master 控制端，另一个暴露为 slave 设备文件供程序打开。

这种方案的好处是免驱、跨平台、无需管理员权限；缺点是性能略低，且某些底层控制信号（如DTR/RTS）可能无法精确模拟。

📌一句话总结：
驱动级 = 真实感强 + 功能完整，适合复杂场景；
用户态 = 灵活便捷 + 快速部署，适合开发测试。

四大主流工具实战配置手册

下面这四个工具，基本覆盖了你日常能遇到的所有需求。我们不讲花架子，直接上手配！

VSPE：Windows上的“全能选手”，复杂仿真就靠它

如果你要做工业控制仿真，比如模拟多个串口设备同时响应上位机轮询，那VSPE（Virtual Serial Ports Emulator）几乎是唯一选择。

它不仅能创建串口对，还能做数据分流、延迟注入、甚至编写过滤规则拦截特定指令包。

安装前注意

下载带数字签名的版本，否则Win10以上系统会拒绝加载驱动；
安装时关闭杀毒软件，防止误删.sys文件；
推荐使用 v7.2 版本，稳定且兼容性好。

创建一对虚拟串口（COM10 ↔ COM11）

打开 VSPE GUI；
点击 “Add” → 选择 “Pair” 类型；
设置：
- Port A: COM10
- Port B: COM11
点击 “Start Service”；
去设备管理器看看，是不是多了两个新COM口？

搞定！现在你可以让AppA连COM10，AppB连COM11，它们就能像接了根串口线一样互发数据。

进阶玩法：用代码动态创建

VSPE 提供了 C/C++ API，非常适合自动化测试脚本调用。

#include "vspe_api.h" int main() { if (!VSPE_Initialize()) return -1; int pair_id = VSPE_CreatePair(10, 11); // COM10<->COM11 if (pair_id < 0) { printf("创建失败，请检查权限或端口号冲突\n"); VSPE_Finalize(); return -1; } VSPE_Start(); // 启动服务 // 此处可加入监控逻辑…… VSPE_DestroyPair(pair_id); VSPE_Finalize(); return 0; }

💡提示：这个API特别适合CI/CD流水线中临时搭建通信环境，跑完测试自动销毁，干净利落。

com0com：开源界的“老炮儿”，简单可靠首选

如果说 VSPE 是多功能瑞士军刀，那com0com就是一把锋利的匕首——专注一件事：创建串口对。

它是开源项目，完全免费，支持从XP到Win11，社区维护至今未断。

安装与配置流程

到 SourceForge 搜com0com，下载最新版安装包；
以管理员身份运行setupgui.exe；
点击 “Install” 添加一条新电缆；
修改映射关系：

CNCA0 → COM3 CNCB0 → COM4

点击 “Start”；
打开设备管理器确认COM3和COM4已出现。

⚠️避坑提醒：
- 不要用 CNCA1/CNCB1 开头，容易和USB串口设备编号冲突；
- 如果提示“无法启动服务”，试试重启后再安装；
- 卸载时务必使用官方卸载程序，避免残留驱动导致蓝屏。

实战案例：两个Python程序如何“串口对话”？

假设你有两个独立进程，都想通过串口通信，但不想改代码结构。这时就可以用 com0com 搭桥。

# sender.py import serial import time ser = serial.Serial('COM3', 115200) while True: ser.write(b'PING\n') print("Sent: PING") time.sleep(1)

# receiver.py import serial ser = serial.Serial('COM4', 115200) while True: line = ser.readline().decode().strip() print(f"Received: {line}")

运行这两个脚本，你会发现“PING”从COM3发出，瞬间出现在COM4的接收端——就像真的用串口线连在一起。

socat：Linux/macOS下的“瑞士军刀”，命令行神器

到了Linux世界，没有设备管理器，也没有图形界面。但有一样东西比什么都强大：命令行。

socat就是那个让你一行命令解决所有串口模拟问题的工具。

安装（Ubuntu/Debian为例）

sudo apt update && sudo apt install socat

创建一对虚拟串口

socat PTY,link=/tmp/vport0,raw,echo=0 PTY,link=/tmp/vport1,raw,echo=0 &

解释一下参数：
-PTY：创建伪终端；
-link=：给设备起个别名软链接；
-raw：原始模式，禁用特殊字符处理；
-echo=0：关闭回显，避免发送的数据又被自己收到。

执行后你会看到：

ls -l /tmp/vport* # lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jun 5 10:00 /tmp/vport0 -> '/dev/pts/3' # lrwxrwxrwx 1 root root 10 Jun 5 10:00 /tmp/vport1 -> '/dev/pts/4'

这些/dev/pts/X就是真正的设备节点，任何串口工具都可以打开它们。

Python双向通信测试脚本

import serial import threading import time def listen(port): ser = serial.Serial(port, 115200, timeout=1) print(f"[{port}] 监听中...") while True: data = ser.read(64) if data: print(f"[{port}] 收到: {data.decode(errors='ignore').strip()}") ser.close() # 分别监听两个虚拟端口 t1 = threading.Thread(target=listen, args=("/tmp/vport0",), daemon=True) t2 = threading.Thread(target=listen, args=("/tmp/vport1",), daemon=True) t1.start(); t2.start() # 发送测试消息 ser = serial.Serial('/tmp/vport0', 115200) time.sleep(1) ser.write(b'Hello from vport0!\n') ser.close() try: while True: time.sleep(1) except KeyboardInterrupt: print("\n退出")

跑起来之后你会发现，发往/tmp/vport0的数据，立刻被/tmp/vport1捕获——完美闭环。

HW VSP3：企业级解决方案，稳如磐石

当你不再只是做个人项目，而是要把虚拟串口集成进产品级系统时，就得考虑稳定性、远程管理和技术支持了。

这时候推荐HHD Software 的 HW Virtual Serial Port Driver 3（简称VSP3）。

它不像前面几个那么“极客”，但它足够专业：支持服务化运行、日志记录、TCP转发、脚本控制，还有完整的SDK。

典型应用场景

工厂产线上的自动测试工装；
医疗设备中的多模块串口协调；
远程运维中将现场串口映射到云端服务器。

配置步骤（GUI模式）

安装 VSP3；
打开主界面，点击 “Add Pair”；
设置：
- 名称：VSP_DEBUG_01
- COM5 ↔ COM6
勾选 “Enable Data Logging”（可选）；
点击 “Start”。

完成！此时COM5和COM6即可用于通信。

自动化部署（PowerShell脚本）

对于批量部署非常有用：

# 创建COM7和COM8的虚拟对 & "C:\Program Files\HHD\Virtual Serial Port Driver\vspdctl.exe" addpair COM7 COM8 # 查看当前所有虚拟端口 & "vspdctl.exe" list

✅优势总结：
- 支持开机自启、后台服务模式；
- 可结合GPO策略统一管理企业设备；
- 提供.NET SDK，轻松集成到C#上位机软件中。

实际工程中的常见问题与应对策略

再好的工具也架不住错误使用。以下是我在实际项目中踩过的坑，希望能帮你少走弯路。

❌ 问题1：端口创建成功，但程序打不开？

原因分析：
- 权限不足（尤其Linux下需加入dialout组）；
- 端口号已被占用（比如USB串口占用了COM4）；
- 驱动未正确签名（Win10+系统强制要求）。

解决方案：
- Linux：sudo usermod -aG dialout $USER，然后重新登录；
- Windows：尝试更高编号的COM（如COM10以上）；
- 若必须用低号COM，可在BIOS中禁用原生串口。

❌ 问题2：数据收发不稳定，偶尔丢包？

可能原因：
- 缓冲区溢出（高波特率+大数据包）；
- 流控未启用（XON/XOFF 或 RTS/CTS）；
- 虚拟工具本身性能瓶颈（如开启日志记录影响实时性）。

优化建议：
- 关闭不必要的功能（如数据日志）；
- 使用硬件流控（如果两端支持）；
- 控制单次发送长度不超过512字节；
- 波特率超过115200时，优先选用驱动级工具（如VSPE而非socat）。

✅ 最佳实践清单

项目	推荐做法
端口命名	使用有意义的名字，如`VSP_SENSOR_SIM`,`VSP_DEBUG_LOG`
环境隔离	开发/测试/生产环境使用不同端口号段
自动化	结合批处理/Shell脚本一键配置
日志记录	关键任务开启数据捕获，便于事后分析
安全性	网络转发时使用SSH隧道加密

能不能更进一步？未来趋势浅析

虚拟串口看似传统，实则正在进化。

随着边缘计算和云原生架构兴起，我们已经开始看到一些新形态：

串口即服务（Serial Port as a Service）：通过gRPC或WebSocket暴露串口能力；
容器化串口模拟：在Docker中运行socat容器，提供标准化接口；
AI辅助协议解析：结合LLM自动识别未知串口协议格式；
无线虚拟串口：基于Wi-Fi Direct或BLE实现无连线调试。

未来的“虚拟串口”，或许不再是简单的数据透传，而是一个智能通信代理，具备协议识别、异常检测、自动重连等能力。

写在最后：掌握它，你就掌握了调试的主动权

回到最初的问题：我们为什么还要学虚拟串口？

因为它不只是一个技术点，而是一种思维方式——当硬件受限时，用软件突破边界。

无论你是嵌入式工程师、自动化测试人员，还是物联网开发者，只要还在和设备打交道，迟早会遇到“没串口可用”的窘境。

而你现在知道该怎么解决了。

下次当你面对一台没有串口的笔记本，却要调试一块STM32板子时，不妨打开终端或控制面板，轻轻敲下一行命令：

socat PTY,link=/tmp/vuart0 PTY,link=/tmp/vuart1 &

然后对自己说一句：

“你看，我又造了一个串口。”