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Node.js中SerialPort(串口)模块使用详解

在现代物联网和嵌入式系统中，串口通信作为一种经典且高效的数据传输方式，依然扮演着重要角色。Node.js作为一款强大的JavaScript运行环境，通过SerialPort模块，为我们提供了一套简洁而强大的串口操作接口。本文将深入探讨SerialPort模块的使用方法，帮助开发者快速掌握串口通信的精髓。

模块简介

SerialPort模块是Node.js中用于串口通信的核心库，其官网为https://serialport.io/，提供了详尽的文档和丰富的示例。项目地址位于https://github.com/serialport/node-serialport，当前版本为9.2.7。

模块安装

安装SerialPort模块非常简单，只需在命令行中执行以下命令：

npm install serialport

由于SerialPort模块部分功能依赖于C/C++实现，不同平台需要相应的二进制文件。常见的平台通常有预编译好的二进制文件，若没有，包管理器会尝试使用node-gyp进行编译，这需要Python 3.x的支持。在某些特殊情况下，可能需要手动编译，具体步骤可参考SerialPort模块文档。

基础使用

安装完成后，可以通过以下方式导入SerialPort模块：

const SerialPort = require('serialport');

扫描端口

使用SerialPort.list()​静态方法可以获取设备上的串口列表：

SerialPort.list().then((ports) => {console.log(ports); // 打印串口列表
}).catch((err) => {console.log(err);
});

也可以使用async/await语法：

(async () => {try {let ports = await SerialPort.list();console.log(ports); // 打印串口列表} catch (error) {console.log(error);}
})();

打开端口

创建SerialPort对象时，默认会自动打开端口：

const port = new SerialPort('COM6', (err) => {if (err) {console.log('端口打开失败！');return;}console.log('端口打开成功！');
});

可以通过autoOpen​选项控制是否自动打开端口：

const port = new SerialPort('COM6', { autoOpen: false });port.open(function (err) {if (err) {console.log('端口打开失败！');return;}console.log('端口打开成功！');
});

还可以设置串口通信的波特率，默认为9600：

const port = new SerialPort('COM6', { baudRate: 115200 });

发送数据

使用write​方法发送数据：

port.write('Hello world!\n'); // 发送字符串
port.write(Buffer.from('Hey!\n')); // 发送Buffer数据
port.write(new Uint8Array([0x48, 0x69, 0x21, 0x0A])); // 发送字节数组

​write​方法可以添加回调函数：

port.write('Hello world!\n', (err) => {if (err) {console.log('write操作失败！');return;}console.log('write操作成功！');
});

若需确保数据完全发送，可使用drain​方法：

port.write('Hello world!\n');
port.drain(err => {if (err) return;console.log('发送完成！');
});

接收数据

接收数据有两种模式：paused mode和flowing mode。

// paused mode
port.on('readable', () => {console.log(port.read()); // 使用read方法读取数据
});// flowing mode
port.on('data', (data) => {console.log(data);
});

错误处理

通过error​事件统一处理异常：

port.on('error', err => {console.log(err);
});

数据解析器

SerialPort模块提供多种数据解析器，方便处理常见格式的串口数据。

ByteLength Parser

以收到的数据长度为单位进行解析：

const ByteLength = require('@serialport/parser-byte-length');
const parser = port.pipe(new ByteLength({ length: 8 }));
parser.on('data', chunk => {console.log(chunk);
});

Delimiter Parser

以指定字符为界限处理数据：

const Delimiter = require('@serialport/parser-delimiter');
const parser = port.pipe(new Delimiter({ delimiter: '\n' }));
parser.on('data', chunk => {console.log(chunk.toString());
});

InterByteTimeout Parser

指定时间未收到数据触发解析：

const InterByteTimeout = require('@serialport/parser-inter-byte-timeout');
const parser = port.pipe(new InterByteTimeout({ interval: 2000 }));
parser.on('data', chunk => {console.log(chunk);
});

Readline Parser

以行为单位解析数据：

const Readline = require('@serialport/parser-readline');
const parser = port.pipe(new Readline({ delimiter: '\r\n' }));
parser.on('data', line => {console.log(line);
});

SerialPort类

SerialPort类是模块的核心，其构造方法如下：

new SerialPort(path [, openOptions] [, openCallback])

常用选项包括：

• ​autoOpen​: 是否自动打开端口，默认为true
• ​baudRate​: 波特率，默认为9600
• ​dataBits​: 数据位，可选值：8、7、6、5，默认为8
• ​stopBits​: 停止位，可选值：1、2，默认为1
• ​parity​: 校验，可选值：none、even、mark、odd、space，默认为none

SerialPort类的属性包括path​、baudRate​、isOpen​和binding​。

主要事件有：

• ​open​: 端口打开时触发
• ​error​: 发生错误时触发
• ​close​: 端口关闭时触发
• ​data​: 收到数据时触发
• ​drain​: 如果write​方法返回false，则再次调用write​方法时触发

常用方法包括：

• ​open()​: 打开端口
• ​update()​: 更改波特率
• ​write()​: 发送数据
• ​read()​: 读取数据
• ​close()​: 关闭端口
• ​set()​: 设置流控制
• ​get()​: 获取流控制状态
• ​flush()​: 清空接收和发送缓存
• ​drain()​: 等待数据发送完成
• ​pause()​: 暂停flowing mode
• ​resume()​: 恢复flowing mode

命令行工具

SerialPort模块还提供了一些命令行工具，方便在命令行界面中使用。更多内容可参考Command Line Tools章节。

总结

通过本文的介绍，相信大家对Node.js中的SerialPort模块有了更深入的了解。无论是基础的串口操作，还是复杂的数据解析，SerialPort模块都提供了简洁而强大的接口。在实际开发中，结合具体需求，灵活运用这些功能，必将大大提升开发效率。需要注意的是，SerialPort模块并非直接操作串口，而是调用各平台底层接口，若需深入了解，可参考模块文档中的Binding相关内容。