一、目标
在 macOS 环境下，使用 socat 工具虚拟创建一对相互连接的串口（如 /dev/ttys001 和 /dev/ttys002），并使用 Python 验证其双向通信能力。
二、环境准备
1. 安装 socat
socat 是实现虚拟串口的核心工具，推荐使用 Homebrew 安装。
# 检查 Homebrew 是否安装
# brew --version# 如果未安装 socat，执行安装
brew install socat
2. 安装 Python 串口库
使用 pip 或 pip3 安装 pyserial 库。
pip3 install pyserial
三、使用 socat 创建虚拟串口对
socat 通过创建两个伪终端（PTY）并自动连接它们，实现数据的双向转发。
关键命令
在一个独立的 Terminal 窗口中运行此命令，并保持其运行状态，不要关闭。
socat -d -d pty,raw,echo=0,link=/dev/ttys001 pty,raw,echo=0,link=/dev/ttys002
命令说明
| 参数/路径 | 含义 |
|---|---|
-d -d |
开启调试模式，显示 socat 创建的底层设备名。 |
pty |
创建一个伪终端设备（Pseudo Terminal）。 |
raw,echo=0 |
设置终端为原始模式（Raw Mode），并关闭回显，适合数据通信。 |
link=/dev/ttys001 |
在 /dev/ 目录下创建符号链接 ttys001 指向第一个 PTY。 |
link=/dev/ttys002 |
在 /dev/ 目录下创建符号链接 ttys002 指向第二个 PTY。 |
注意： 实际在 macOS 上，
socat可能会在/tmp/下创建链接，例如/tmp/ttyV0。您的脚本中使用了/dev/ttys001，这表示socat创建的链接已经指向了/dev下的设备。请以socat实际输出为准。您的成功案例使用了/dev/ttys001和/dev/ttys002。
四、Python 验证脚本 (serial_test.py)
使用 Python 脚本验证两个虚拟串口是否能双向通信。
脚本代码 (已验证)
from re import search
import serial
import time# 端口配置，与 socat 创建的链接路径一致
PORT_A = '/dev/ttys001'
PORT_B = '/dev/ttys002'
BAUDRATE = 9600
TEST_DATA = b"Hello from Serial Port A!"def setup_serial_port(port):"""尝试打开指定端口"""try:# timeout=1 表示读取操作最多等待 1 秒ser = serial.Serial(port=port, baudrate=BAUDRATE, timeout=1)print(f"成功打开端口: {port}")return serexcept serial.SerialException as e:print(f"无法打开端口: {e}")return Nonedef test_communication():"""测试 A 发送，B 接收的单向通信"""ser_a = setup_serial_port(PORT_A)ser_b = setup_serial_port(PORT_B)if not ser_a or not ser_b:print("至少一个端口打开失败，请检查 socat 是否正在运行")returnprint("-" * 60)try:# 1. 端口A发送数据print(f"{PORT_A} 发送数据: {TEST_DATA.decode()}")ser_a.write(TEST_DATA)ser_a.flush() # 确保数据立即发送time.sleep(0.1)# 2. 端口B接收数据received_data = ser_b.read(len(TEST_DATA))# 3. 验证结果print(f"{PORT_B} 接收数据: {received_data.decode()}")if received_data == TEST_DATA:print("\n通信测试成功! 两个虚拟串口可以相互通信")else:print("\n通信测试失败, 接收到的数据不匹配")except Exception as e:print(f"发生错误: {e}")finally:# 4. 关闭端口if ser_a and ser_a.is_open:ser_a.close()if ser_b and ser_b.is_open:ser_b.close()print("-" * 60)print("所有端口已关闭")if __name__ == "__main__":test_communication()
运行和结果
python3 serial_test.py
# 您的成功结果
成功打开端口: /dev/ttys001
成功打开端口: /dev/ttys002
------------------------------------------------------------
/dev/ttys001 发送数据: Hello from Serial Port A!
/dev/ttys002 接收数据: Hello from Serial Port A!通信测试成功! 两个虚拟串口可以相互通信
------------------------------------------------------------
所有端口已关闭
五、关键故障排除回顾
1. Python 模块问题
- 错误：
ModuleNotFoundError: No module named 'serial' - 解决： 缺少
pyserial库。运行pip install pyserial或pip3 install pyserial。
2. C#/.NET 引用问题 (针对未来 C# 开发)
- 错误：
CS1069或CS0234(找不到SerialPort或System.Text) - 解决： 确保项目引用了必要的 NuGet 包和命名空间。
dotnet add package System.IO.Ports- 在 C# 文件顶部添加
using System.IO.Ports;和using System.Text;。
3. 串口端口问题
- 问题：
无法打开端口: [Errno 16] Resource busy - 解决： 端口已被其他程序占用。确保
socat进程正在运行且没有其他程序（如 IDE 的内置工具）尝试访问这些端口。 - 问题：
无法打开端口: [Errno 2] No such file or directory - 解决： 检查 Python 脚本中的
PORT_A/B路径是否与socat命令中link=指定的路径完全一致。
