在Linux系统里，虚拟串口软件是连接物理世界与逻辑世界的关键桥梁，在嵌入式开发中如此，于工业自动化方面亦是，在网络设备调试时也是这样，虚拟串口这类事物可突破物理硬件现存限制，进而让数据传输更灵活高效，借助软件模拟串行端口，能在无实际串口状况下实现设备通信测试，这对现代开发工作意义重大，今日，我会从实际应用角度出发，分享虚拟串口软件的核心知识和使用技巧。
为什么需要Linux虚拟串口
在嵌入式开发中，物理串口资源常难以满足使用需求，面对调试多个设备情形，每个设备都须依赖独立串口连接到计算机，可计算机自带串口数量有限，虚拟串口借助软件模拟出额外串口，解决了硬件资源紧张问题，它在远距离工作时能发挥相应作用，工程师能通过网络访问虚拟串口，借此实现对设备的远程控制与监测。
虚拟串口可简化测试流程，在开发串口通信程序时，能直接通过虚拟串口配对开展自发自收测试，无需连接真实设备，此方法提高了效率，还降低了硬件损坏风险，对学习串口通信的新手而言，虚拟串口是必备工具，能随时随地实验且不受硬件条件限制。
Linux虚拟串口有哪些类型
在Linux系统里，虚拟串口主要分成终端虚拟串口、网络虚拟串口这两大部分，终端虚拟串口借助ptmx以及pts设备文件达成，它常被用于本地进程间的通信，像运用socat命令创建的虚拟串口对，这是典型的终端虚拟串口应用，它能实现两个应用程序间的数据交换。
网络虚拟串口，是将串口通信延伸至网络层面的，是没错且不错的，以借助socat工具打造的TCP转串口虚拟设备为例，此设备能让本地应用程序经由网络和远程串口设备展开通信，这般的虚拟串口在工业物联网范畴尤为好用，能达成对分布式设备集中管理的目的，不同种类虚拟串口各有特色，要依据具体应用场景作出选择 。
如何创建Linux虚拟串口
由socat工具来创建，这是最为简洁明了的办法，只需执行命令，确切地说是 “socat -d -d pty,raw,echo=0 pty,raw,echo=0” ，随后便能够生成相互连接的一对虚拟串口，系统会自动分配设备文件路径，比如 /dev/pts/3以及 /dev/pts/4 ，这二者之间能够如同真实串口那般进行数据传输 。
有一种办法是通过内核模块手动去创建，首先要运用”modprobe ttyprintk”去加载相关的模块，接着利用m -- knod命令来创建设备节点，这种办法具备更强的底层性，能够更精细地把控虚拟串口参数设置，对于那些需要特定配置的专业应用而言，手动创建方式给予了更大的灵活性，不过其操作相对比较复杂，适宜有经验的用户 。
虚拟串口配置参数详解
配置虚拟串口时，波特率是关键参数，它决定数据传输速度，此参数要与通信双方保持一致；数据位通常设定为8位，其等同于一个字节的数据长度；停止位标明字符结束，常用1位；校验位用于错误检测，可选择奇校验、偶校验或者无校验。
流控制参数具有相当重要的意义，它涵盖硬件流控，也就是RTS/CTS，还包括软件流控，即XON/XOFF等类型，要是在高速数据传输期间，不对其进行正确配置，那么就有可能致使数据丢失，能够借助stty工具查看以及修改这些参数举例来说使用”stty -F /dev/ttyS0″可以查看串口配置，经由”stty -F /dev/ttyS0 115200″能够设置波特率。
虚拟串口在实际项目中的应用
在自动化测试系统里，虚拟串口有着相当重要的作用什么是linux，比如在测试物联网设备通信协议时，能凭借虚拟串口模拟形形色色的异常情况，用此方式来验证设备的容错能力，该方法相较于手动测试更具效率，可覆盖更多测试场景，进而保障产品质量 。
在工业控制系统情形里，虚拟串口在设备监控方面常付诸实用，它施行的是把PLC的串口通信转换为网络通信的操作，在这样的状况下，操作人员能在中央控制室对多个设备的运行状态进行监控，一旦有设备出现故障，系统会立刻通过虚拟串口通道发送报警信息，这极大地提升了故障响应速度以及处理效率 。
虚拟串口常见问题解决方法
存在着最常见的障碍，那就是虚拟串口权限的问题，新建的虚拟串口设备文件，一般是归root用户所有的，普通用户没有办法去访问，解决办法存在着两种，其一运用chmod命令去修改设备文件的权限，其二把用户添加到dialout组，建议选用的是第二种方法，这样更为安全，并且不会对其他设备的使用造成影响。
另一个常见问题是数据收发出现异常，首先要仔细检查虚拟串口是否成功创建linux 虚拟串口软件，之后要查看其是否正确连接，可借助 cat 和 echo 命令以开展基本测试，要是数据传输不稳定，那么或许是某些参数比如波特率等设置不匹配，要通过stty工具来核对双方究竟有哪些参数设置，务必保证完全一致，针对网络虚拟串口而言，还要检查防火墙设置以及网络连接状态。
虚拟串口性能优化技巧
合理设置缓冲区大小，能显著提升虚拟串口性能，较大缓冲区可减少数据丢失风险，却会增加传输延迟，依据实际需求找到平衡点很重要，实时性要求高的应用，应使用较小缓冲区，大数据量传输情况linux操作系统下载，需较大缓冲区。
做出适于的轮询机制选择能改善性能 ，传统select手段处理众多虚拟串口时效率低 ，epoll机制契合高并发场景 ，编程时应用异步IO可避免主线程阻塞linux 虚拟串口软件，提升系统响应速度 ，另外 ，定期核查虚拟串口连接状态 ，及时清除无效连接 ，能让系统维持最优性能 。
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