Serialport.js 连接 web 和硬件设备

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Serialport.js 连接 web 和硬件设备

Serialport 简介

想象这样一个世界,在那里你能用 JavaScript 代码控制榨汁机,灯,安防系统,甚至机器人。嗯,是机器人!你会不会觉得很新奇以致兴奋?

Serialport
库(也称 Node-Serialport,基于 Node),为低级串口编码提供必要的 steam 接口,以控制 Arduino 芯片组,X10 接口,Zigbee 无线技术,公路路标,LCD 显示屏,收银抽屉,电机控制器,传感器,叉车,调制解调器,无人机,数控机床,绘图仪器,自动贩卖机,基于 ccTalk 协议的投币设备,SMS 网关,RFID 扫描器等等非常多设备。如果你手中有一块能够异步收发消息的硬件设备(我们姑且这样说),那么这个物理世界将成为你的掌中玩物。

Serialport
为 JavaScript 开发者打开了硬件开发之门。它是一个比编写固件更好的方案!

获取到 USB 串口路径

PC 机一般会带有 2 ~ 4 个 USB 插口, 以下称 port 口。不同的操作系统,获取到的串口信息不同。

欲了解 port 口信息,可以在命令行工具中输入命令: serialport-list

Mac OSX 的 port 口为:

{
  comName: '/dev/tty.usbmodem1421',
  manufacturer: 'Arduino (www.arduino.cc)'
}

Linux 的 port 口为:

{
  comName: '/dev/ttyACM0',
  manufacturer: 'Arduino (www.arduino.cc)'
}

Windows 的 port 口为:

{
  comName: 'COM3',
  manufacturer: 'Arduino LLC (www.arduino.cc)'
}

其中, comName
字段,指的就是 USB 串口的路径。该路径是 SerialPort
实例化的依据。

获取串口列表: SerialPort.list([callback]) ⇒ Promise

因历史版本的缘故,该接口支持两种形式调用,推荐 v6.0.0 版本的 promise 方式:

// v4.0.7 的 callback 形式
SerialPort.list((error, ports) => console.log(ports))

// v6.0.0 的 promise 形式
SerialPort.list().then(ports => console.log(ports))

创建一个 SerialPort 对象

创建 SerialPort 对象: new SerialPort(path, [options], [openCallback])

有了 port 口路径,就可以创建一个 port 口实例,并建立连接。

let port = new SerialPort('/dev/tty.usbmodem1421');

该实例化是首先产生一个 port 实例,然后再尝试建立连接的。即实例化过程中有一个异步操作,实例化完成了,连接的结果可能还没有返回。

连接建立成功,就会触发 open
事件——事件稍后再解说。

合并以上两步的代码,就是:

import SerialPort from serialport;

SerialPort.list().then( ports => {
    // 假设选择第一个串口实例化
    let path = ports[0].comName;
    let myPort = new SerialPort(path);
})
.catch(err => console.log(err))

绑定事件监听

当获取到了 SerialPort
的实例对象 myPort
后,就可以进行事件监听了。

// 当连接建立时
myPort.on('open', callback);

// 当接收到数据时
myPort.on('data', callback);

// 当出现错误时
myPort.on('error', callback);

事件监听,主要用来在合适的时间点发送数据,以及处理接收到来自串口的数据信息。

值得注意的是,很多错误来自:因串口路径不对导致的连接错误(但此时实例对象已存在)、串口被占用锁定时仍尝试连接的错误。

向串口写入数据

向串口写入数据: serialPort.write(data, [encoding], [callback]) ⇒ boolean

实例创建完,并且正确建立连接后,就可以向串口写数据了。数据会经串口发送至与 PC 连接的硬件设备,比如 Arduino 板,或者 Raspberry Pi 板等等。

// 直接写入字符串
myPort.write('hello world', (err) => {
    if (err) return console.log('write Error: ', err.message);
})

// 写入 Buffer
myPort.write(Buffer.from('hello world'), callback)

写入数据完毕,就会调用上述回调。

若写数据出错——可能因为数据非法或断开了连接等原因——同样会调用上述回调,只不过有些错误情况下,可能 err
参数不存在。但是 error
事件一定会被触发。

连接未建立,即 open
事件未被触发,若此前就写入数据,写操作会被阻塞,直到建立连接之后再执行。

串口每次传输数据是有一定长度限制的。一个数据包写完,才会开始写下一个数据包;若一条数据太长,会被切分成多个包,依次写入。写完后会立即调用 drain
方法表示本条数据已写完, drain
意为排干了拥塞的数据。

一些安装 trouble

这里主要是 serialport
一些安装不成功的问题,包括 Windows 系统,Electron (跨平台的框架),一些 Linux 发行版以及 Raspberry Pi 板,都有可能发生一些安装的麻烦。 难以一一呈现,需耐心 Google~

文末彩蛋

如开篇说说,Serialport 是基于 Node 的一个 JS 库,那么上述代码需要在 Node 环境中运行,也就是我们日常的命令行。但如果想直接在浏览器中使用,还有一段距离。

所以,为更好的服务于 web 开发,这里有一款本人封装的 npm 工具—— sensorium-server
,只需在命令行中开启此工具,就可以轻松搭建一个从 HTML 页面到硬件设备的连接通道,这样就可以在 Browser 中轻松的调试硬件了。

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