问题描述

Linux 系统开机时会随机为连接的 USB 设备随机分配 /dev/ttyUSB* 这样的绝对地址。

如果同时接有多个 USB 设备的话，可能上一次开机设备 A 是 /dev/ttyUSB0，下一次开机就是 /dev/ttyUSB2，导致在程序中无法进行正确连接。

解决方案

1. 分辨当前 USB 设备的绝对地址

首先尽量在 Linux 系统上接入 USB 设备，使用以下命令查看当前系统分配有哪些绝对地址：

ls /dev/ttyUSB*
# 输出可能为空，也可能如下：
# /dev/ttyUSB0

然后插上一个 USB 设备，重新使用以上命令，对比输出的差别，新增部分址即为该设备当前的绝对地址，具体示例如下：

# 第一次输出
/dev/ttyUSB0
# 第二次输出
/dev/ttyUSB0  /dev/ttyUSB1
# 那么新增的 /dev/ttyUSB1 即为新插入 USB 设备当前的绝对地址

2. 使用绝对地址查看设备属性

使用 udevadm 命令可以查看 USB 设备的属性信息。

# 请将命令中的 /dev/ttyUSB1 替换为想要实际 USB 设备的绝对地址
udevadm info -a -n /dev/ttyUSB1

输出大概如下图：

其中在第 4 部分有该 USB 设备最详细的各个属性，各个属性的含义如下（由 ChatGPT 提供）：

KERNELS=="1-4"  # 设备的内核名称。
SUBSYSTEMS=="usb"  # 设备的子系统，表示该设备属于 USB 子系统。
DRIVERS=="usb"  # 设备所使用的驱动程序。
ATTRS{authorized}=="1"  # 设备是否被授权可用。
ATTRS{avoid_reset_quirk}=="0"  # 避免重置的特性。
ATTRS{bConfigurationValue}=="1"  # 配置值。
ATTRS{bDeviceClass}=="00"  # 设备类别。
ATTRS{bDeviceProtocol}=="00"  # 设备协议。
ATTRS{bDeviceSubClass}=="00"  # 设备子类。
ATTRS{bMaxPacketSize0}=="8"  # 端点0的最大包大小。
ATTRS{bMaxPower}=="90mA"  # 设备的最大电流消耗。
ATTRS{bNumConfigurations}=="1"  # 设备的配置数量。
ATTRS{bNumInterfaces}==" 1"  # 设备的接口数量。
ATTRS{bcdDevice}=="0600"  # 设备的设备版本号。
ATTRS{bmAttributes}=="a0"  # 设备的属性。
ATTRS{busnum}=="1"  # 设备所在的总线号。
ATTRS{configuration}==""  # 设备的当前配置。
ATTRS{devnum}=="7"  # 设备号。
ATTRS{devpath}=="4"  # 设备路径。
ATTRS{idProduct}=="6001"  # 设备的产品 ID。
ATTRS{idVendor}=="0403"  # 设备的供应商 ID。
ATTRS{ltm_capable}=="no"  # 是否支持长时间传输。
ATTRS{manufacturer}=="FTDI"  # 设备的制造商。
ATTRS{maxchild}=="0"  # 子设备的最大数量。
ATTRS{product}=="FT232R USB UART"  # 设备的产品名称。
ATTRS{quirks}=="0x0"  # 设备的特性。
ATTRS{removable}=="removable"  # 设备是否可拔插。
ATTRS{rx_lanes}=="1"  # 接收通道数量。
ATTRS{serial}=="AB0P40P1"  # 设备的序列号。
ATTRS{speed}=="12"  # 设备的传输速度。
ATTRS{tx_lanes}=="1"  # 发送通道数量。
ATTRS{urbnum}=="16"  # URB（USB Request Block）的数量。
ATTRS{version}==" 2.00"  # 设备的 USB 版本。

3. 使用 udev 规则绑定设备到相对地址

在 /etc/udev/rules.d 路径下，通过新增 udev 规则文件可以给 USB 设备绑定类似 /dev/my_usb_dev_1 这样自定义的相对地址，从而使程序中连接 USB 设备更加灵活。

示例 udev 规则文件（ example.rules ）的内容如下，我们先用 ATTRS{product} 设备名属性进行绑定：

# 【USB 设备 1】
# 根据设备的某个特有属性区分设备
ATTRS{product}=="FT232R USB UART", \
# 设置设备权限
MODE:="0777", \
# 将设备绑定到相对地址
SYMLINK+="usb_dev_1"

随后使用以下命令使规则生效

sudo udevadm trigger
sudo /etc/init.d/udev restart

最后使用以下命令查看绑定是否成功

ll /dev/usb_dev_1
# 输出示例如下
# lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月  18 11:37 /dev/usb_dev_1 -> ttyUSB0

以上说明 /dev/ttyUSB0 绝对地址的设备，已经成功绑定到 /dev/usb_dev_1 相对地址。

3.1. 区分多个不同型号 USB 设备

多个不同型号 USB 设备往往 ATTRS{product} 也是不同的，区分它们只需要使用这一属性即可。

示例 udev 规则文件（ example.rules ）的内容如下：

# 【USB 设备 1】
# 根据设备名区分设备
ATTRS{product}=="FT232R USB UART", \
# 设置设备权限
MODE:="0777", \
# 将设备绑定到相对地址
SYMLINK+="usb_dev_1"

# 【USB 设备 2】
# 根据设备名区分设备
ATTRS{product}=="CP2102 USB to UART Bridge Controller", \
# 设置设备权限
MODE:="0777", \
# 将设备绑定到相对地址
SYMLINK+="usb_dev_2"

注：许多博客使用 ATTRS{idVendor 和 ATTRS{idProduct} 这两个属性也是可行的，只要不同设备使用的 USB 芯片型号不同，这两个属性也就会不同。

3.2. 区分多个相同型号 USB 设备

多个不同型号 USB 设备往往绝大部分属性都是相同的，几乎只有 KERNELS 和 ATTRS{serial} 是不同的，但 KERNELS 是与硬件 USB 接口强关联的，因此使用 ATTRS{serial} 这一唯一属性区分它们更为明智。

注：如果像多数博客中使用 KERNELS 区分设备，当设备换了一个 USB 接口插上时，地址的绑定就会发生错误。

示例 udev 规则文件（ example.rules ）的内容如下：

# 【USB 设备 1】
# 根据设备名区分设备
ATTRS{serial}=="AB0P40P1", \
# 设置设备权限
MODE:="0777", \
# 将设备绑定到相对地址
SYMLINK+="usb_dev_1"

# 【USB 设备 2】
# 根据设备名区分设备
ATTRS{serial}=="AB0P40P2", \
# 设置设备权限
MODE:="0777", \
# 将设备绑定到相对地址
SYMLINK+="usb_dev_2"