[系统运维]Node.js笔记：SerialPort（串口）模块使用

目的

上位机与各种电路模块间常常采用串口进行通讯，Node.js中可以使用SerialPort模块操作串口，这篇文章将对其使用进行简单说明。

官网：https://serialport.io/
文档：https://serialport.io/docs/
项目地址：https://github.com/serialport/node-serialport

目前SerialPort模块版本为 9.2.7

模块安装

使用下面命令就可以安装SerialPort模块：
npm install serialport

SerialPort模块功能中有部分是用C/C++实现的，所以不同的平台需要该平台可用的二进制文件才能运行，对于常见的平台通常会有预编译好的二进制文件。如果没有的话通常会尝试使用 node-gyp （依赖Python 3.x）进行编译，通常包管理器会自动处理相关事务：

有时候或是有些平台下可能需要手动编译。对于编译而言需要平台上有相应的编译工具，可以参考 《Node.js入门 02：包管理器npm》 这个文章中的模块编译章节。

安装了编译工具后可以重新安装SerialPort模块或者手动进行编译处理，具体内容可以参考SerialPort模块文档中 Installing SerialPort 章节：https://serialport.io/docs/guide-installation/

基础使用

安装SerialPort模块后可以使用 const SerialPort = require('serialport') 方式导入。

扫描端口

使用 SerialPort.list(): Promise<PortInfo[]> 静态方法可以获取设备上的串口列表，比如下面演示：

const SerialPort = require('serialport');

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

需要注意的是同一个端口在这个列表中有可能会重复出现。

也可以使用 async / await 方式使用上面方法：

const SerialPort = require('serialport');

(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

默认情况下创建 SerialPort 对象就会打开端口，比如下面这样：

const SerialPort = require('serialport');

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！');
});

SerialPort类的构造方法中有一个 autoOpen 选项用于控制创建对象是是否自动打开端口，默认为自动打开，也可以将它关闭，这样可以后面手动进行打开端口动作：

const SerialPort = require('serialport');

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！');
});

SerialPort类的构造方法中可以使用 baudRate 选项设置串口通讯波特率，默认为9600：

const SerialPort = require('serialport');

const port = new SerialPort('COM6', { baudRate: 115200 }); // 设置波特率为115200

更多内容可以参考下面章节SerialPort类的构造方法说明。

发送数据

可以使用SerialPort对象的 write 方法发送数据，该方法会将要发送的数据放入发送缓存，然后依次发送，比如下面这样：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

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 方法也可以添加回调函数：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

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

需要注意的是上面的回调函数非异常状态下触发的时候只是表示 write 方法本身操作完成，并不代表数据完全从端口发送完成，可以使用 drain 方法来处理，该方法会阻塞直到发送完成：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

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

接收数据

可以使用下面方式接收数据：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

// 以 paused mode 监听收到的数据，需要主动读取数据
port.on('readable', () => {
    console.log(port.read()); // 使用read方法读取数据，可以指定读取字节数
});

// 以 flowing mode 监听收到的数据
port.on('data', (data) => {
    console.log(data);
});

除了上面方式外，也可以使用 pipe 将数据传送到另一个流。

错误处理

SerialPort对象大多数操作都有回调函数，回调函数中的第一个参数都是异常对象。另外也可以通过 error 事件来统一处理异常：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

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

数据解析器

SerialPort模块中准备了一些数据解析器，主要用来处理收到的一些一些常见形式的串口数据，主要提供的功能如下：

ByteLength Parser
以收到的数据长度为单位进行解析：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

const ByteLength = require('@serialport/parser-byte-length');
const parser = port.pipe(new ByteLength({ length: 8 })); // 每收到8个字节触发
parser.on('data', chunk => {
    console.log(chunk); // 打印收到的数据
});

ccTalk Parser
解析 ccTalk 格式数据，格式详见：https://en.wikipedia.org/wiki/CcTalk

Delimiter Parser
以指定字符为界限处理数据：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

const Delimiter = require('@serialport/parser-delimiter');
const parser = port.pipe(new Delimiter({ delimiter: '\n' })); // 以 \n 分隔处理数据
parser.on('data', chunk => {
    console.log(chunk.toString()); // 打印收到的数据
});

delimiter选项可以是 string|Buffer|number[] ；includeDelimiter选项表示数据中是否包含分隔符，默认不包含。

InterByteTimeout Parser
指定时间未收到数据触发解析：

const SerialPort = require('serialport');
const port = new SerialPort('COM6');

const InterByteTimeout = require('@serialport/parser-inter-byte-timeout');
const parser = port.pipe(new InterByteTimeout({interval: 2000})); // 2000毫秒未接到数据触发
parser.on('data', chunk => {
    console.log(chunk); // 打印收到的数据
});

maxBufferSize选项用于指定接收到该数量数据后就算没有超时也将触发动作。

Readline Parser
以行为单位解析数据，默认行分隔符为 \n，可以使用 delimiter 选项重新设置为其它的，比如 \r\n 。

Ready Parser
以开始标志进行解析。

Regex Parser
以正则表达式为分隔进行解析。

SerialPort类

使用SerialPort模块主要就是使用SerialPort类，其介绍在SerialPort模块文档中 Stream Interface 章节：https://serialport.io/docs/api-stream，这里稍微摘录下其中部分内容。

构造方法

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

构造方法用于创建一个串口对象，path为串口号，openCallback为自动打开失败时的回调函数；

openOptions常用选项如下：

属性

SerialPort有下面几个属性可读：
path 、 baudRate 、 isOpen 、 binding

事件

SerialPort会触发的事件有下面几个：

• open 端口打开时触发；
• error 发送错误时触发；
• 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方法时将触发该事件；

方法

SerialPort可用的一些方法如下：

• open(() => {}): void 打开端口；
• update(options: updateOptions, callback?: err => {}): void 更改波特率；
• write(data: string|Buffer|Array<number>, encoding?: string, callback?: error => {}): boolean 发送数据；
• read(size?: number): string|Buffer|null 读取数据；
• close(callback?: error => {}): void 关闭端口；
• set(options: setOptions, callback?: error => {}): void 设置流控制；
• get(callback: (error, data: ModemStatus) => {}): void 获取已打开端口的流控制状态；
• flush(callback? error => {}):void 清空接收和发送缓存中未处理数据；
• drain(callback? error => {}):void 等待数据发送完成；
• pause(): this 暂停 flowing mode 触发data事件，转为 paused mode；
• resume(): this 恢复 data 事件，从 paused mode 转为 flowing mode；

命令行工具

SerialPort模块也提供了一些命令行工具，用于直接在命令行界面中使用。下面是官网首页的使用演示：

更多内容可以参考SerialPort模块文档中 Command Line Tools 章节：https://serialport.io/docs/guide-cli

总结

Node.js的SerialPort模块使用主要就是上面一些内容了。

另外需要提一点的是SerialPort模块并不是直接操作串口，而是调用了各个平台上底层的接口来使用串口，如果有进行相关内容的开发或是有特殊需求的话可以参考SerialPort模块文档中Binding相关内容。