Serial — 嵌入式串口调试工具

统一封装端口发现、实时监控、数据发送、日志记录和 Hex 查看能力。

配置

环境级配置 (skill/config.json)

serial skill 的环境级配置目前为空对象 {}，因为串口参数属于工程级配置，统一在工作区的 .embeddedskills/config.json 中管理。

工程级配置 (.embeddedskills/config.json)

工作区下的 .embeddedskills/config.json 存放工程级串口配置：

{
  "serial": {
    "port": "",
    "baudrate": 115200,
    "bytesize": 8,
    "parity": "none",
    "stopbits": 1,
    "encoding": "utf-8",
    "timeout_sec": 1.0,
    "log_dir": ".embeddedskills/logs/serial"
  }
}

字段	说明	默认值
port	串口号，如 COM3	""
baudrate	波特率	115200
bytesize	数据位	8
parity	校验位：none/even/odd/mark/space	none
stopbits	停止位：1/1.5/2	1
encoding	文本编码	utf-8
timeout_sec	读写超时（秒）	1.0
log_dir	日志输出目录	.embeddedskills/logs/serial

参数解析优先级

1. CLI 参数 (--port, --baudrate 等) - 最高优先级
2. 工程级配置 (.embeddedskills/config.json 中的 serial 部分)
3. 状态文件 (.embeddedskills/state.json 中的历史记录)
4. 默认值 - 最低优先级

自动扫描行为

当未指定 port 时，脚本会自动扫描系统串口：

• 若只找到一个串口，自动使用该端口并写入工程配置
• 若找到多个串口，返回候选列表让用户选择（通过 --port 指定）
• 若未找到串口，提示错误

子命令

子命令	用途	风险
scan	扫描可用串口	低
monitor	实时查看文本输出	低
send	发送文本或 Hex 数据	中
hex	实时查看二进制流	低
log	保存串口日志到文件	低

执行流程

1. 检查 pyserial 是否可用，未安装时提示 pip install pyserial
2. 按优先级解析参数：CLI > 工程级配置 > 状态文件 > 默认值
3. 无子命令时默认执行 scan
4. monitor / send / hex / log 使用解析后的连接参数
5. 若未指定 port，自动扫描系统串口：
   • 唯一候选：自动使用并写入工程配置
   • 多候选：返回列表让用户选择
6. 成功执行后，将确认的参数写回工程配置
7. 运行对应脚本并输出结构化结果
8. 失败时优先反馈端口占用、驱动、波特率和编码问题

脚本调用

所有脚本位于 skill 目录的 scripts/ 下，通过 python 直接调用。 脚本会按优先级从 CLI 参数、工程级配置、状态文件中读取参数。

# 扫描串口
python scripts/serial_scan.py [--filter <关键词>] [--json]

# 实时监控
python scripts/serial_monitor.py [--port <串口>] [--baudrate <波特率>] [--timestamp] [--filter <regex>] [--timeout <秒>] [--json]

# 发送数据
python scripts/serial_send.py [--port <串口>] [--baudrate <波特率>] <data> [--hex] [--crlf] [--repeat <次>] [--wait-response] [--json]

# Hex 查看
python scripts/serial_hex.py [--port <串口>] [--baudrate <波特率>] [--width <列>] [--timeout <秒>] [--json]

# 日志记录
python scripts/serial_log.py [--port <串口>] [--baudrate <波特率>] [--output <文件>] [--duration <秒>] [--format text|csv|json] [--json]

输出格式

单次命令返回标准 JSON：

{
  "status": "ok",
  "action": "scan",
  "summary": "发现 2 个串口",
  "details": { ... }
}

持续命令（monitor --json、hex --json）输出 JSON Lines，结束摘要写入 stderr。

错误输出：

{
  "status": "error",
  "action": "monitor",
  "error": { "code": "port_busy", "message": "串口被其他程序占用" }
}

串口多路复用 (Mux)

当需要同时使用 minicom（或其他串口工具）和 skill 脚本访问同一个串口设备时，可以通过 mux 后台服务实现多路复用。

依赖

• socat — apt install socat / pacman -S socat

架构

                   ┌──────────────────┐
                   │   Real Hardware   │
                   │   /dev/ttyUSB0    │
                   └────────┬─────────┘
                            │
                   ┌────────▼─────────┐
                   │ Python mux server │
                   │ TCP-LISTEN:20001  │  单串口读者 + 广播
                   └────────┬─────────┘
                            │
            ┌───────────────┼───────────────┐
            │               │               │
   ┌────────▼──────┐ ┌─────▼──────┐ ┌──────▼────────┐
   │  socat PTY    │ │ skill      │ │ skill         │
   │ /tmp/serial_  │ │ monitor    │ │ send/log/hex  │
   │ mux_vserial   │ │ socket://  │ │ socket://     │
   └───────┬───────┘ └────────────┘ └───────────────┘
           │
   ┌───────▼───────┐
   │   minicom     │
   │  (用户侧)      │
   └───────────────┘

• Layer 1: Python mux 进程独占打开真实串口，暴露 TCP server，并把串口 RX 广播给所有客户端
• Layer 2: socat 作为 TCP 客户端创建虚拟 PTY /tmp/serial_mux_vserial，供 minicom 使用
• Skill 脚本: 自动检测 mux 状态，仅当本次串口配置与 mux 匹配时通过 socket:// 连接 TCP 端口
• 数据流: 串口 RX → 广播到所有 TCP 客户端；任一客户端 TX → 转发到真实串口

Mux 管理命令

# 启动多路复用
python scripts/serial_mux.py start --port /dev/ttyUSB0 [--baudrate 115200]

# 查询状态
python scripts/serial_mux.py status

# 停止多路复用
python scripts/serial_mux.py stop

启动后，skill 脚本（monitor/hex/log/send）自动通过多路复用连接，无需额外参数。若命令显式指定了不同串口或串口参数，则不会复用当前 mux。

使用流程

1. python scripts/serial_mux.py start --port /dev/ttyUSB0
2. minicom -D /tmp/serial_mux_vserial（用户侧交互）
3. python scripts/serial_monitor.py（模型侧监控，自动走 mux）
4. 两个终端同时看到串口数据
5. python scripts/serial_mux.py stop 停止复用（终止 socat 进程并清理 /tmp/serial_mux_vserial 符号链接）

写入冲突警告

多客户端同时写入会导致串口数据错乱。 监控/hex/log 脚本在通过 mux 连接时输出警告到 stderr。send 脚本输出更强的冲突警告。如需直连真实串口（跳过 mux），使用 --direct 参数。

Mux 状态持久化

mux 进程 PID 保存到 .embeddedskills/state.json 的 serial_mux 段。脚本退出后下次调用 status 会检测进程是否仍存活，自动清理僵尸 PID。start 成功后会把已确认的串口配置写回 .embeddedskills/config.json，方便后续无参命令复用。stop 命令会终止 mux 与 socat PTY 进程，并删除残留的 /tmp/serial_mux_vserial 符号链接。

核心规则

• 不自动猜测端口和波特率，发现多个候选串口时不自动选择
• 参数解析优先级：CLI > 工程级配置 > 状态文件 > 默认值
• 未指定 port 时自动扫描，唯一候选自动写入配置，多候选需用户选择
• 成功执行后，确认的参数自动写回 .embeddedskills/config.json
• 未明确说明用途时不主动发送任何串口数据
• --json 输出的持续流使用 JSON Lines，摘要写 stderr 不污染数据流
• 正则过滤失败不应导致监控退出
• Mux 运行中发送数据前提示用户避免同时写入

参考

• references/common_devices.json：常见 USB 转串口芯片 VID/PID 映射