写入CP210x EEPROM并结合udev rules绑定串口号(Ubuntu)
References:
这是什么？
利用CP2102(USB-UART转换芯片)具有内置可重复编程存储器(EEPROM)的特点，使用工具为芯片写入自定义的信息，这样就能让系统在检测到特定设备时，将其绑定到特定的路径上。
例如我使用一个USB Hub和若干CP2102转换出了三个串口，分别连接激光雷达/IMU/单片机，这时在系统中有三个串口：/dev/ttyUSB0、/dev/ttyUSB1、/dev/ttyUSB2。尽管在大多数情况下，只要CP2102与USB HUB的连接顺序不变，串口号的顺序也就是不变的，但这样仍不太可靠，尤其是在重新插拔HUB后，串口号常常会从0/1/2变成1/2/3，给开发调试带来麻烦。
通过修改EEPROM中的数据+udev规则，能够完美解决需要固定串口号的需求。
环境准备
USB转串口芯片：Silicon Labs CP2102
根据cp210x编程工具开发者的说明：
CP2102/CP2103/CP2101，内置1KB EEPROM，均支持重复编程写入(但对CP2101的支持不确定)。
CP2104/CP2105/CP2109，内置EPROM，无法编程。
CP2102N能够重复编程，但工具暂不支持该型号。
操作系统：Ubuntu 22.04 x64
安装CP210x编程工具
首先将仓库克隆到本地：
cd ~
git clone https://github.com/VCTLabs/cp210x-program然后安装一下：
cd cp210x-program
sudo pip install -e .
sudo chmod +x ./cp210x-program测试工具能否正常运行：
sudo ./cp210x-program如果你看到这样的输出，没有python相关的报错，就说明可以正常使用了：
USB find_device returned:
DEVICE ID 10c4:ea60 on Bus 003 Address 059 =================
bLength : 0x12 (18 bytes)
bDescriptorType : 0x1 Device
bcdUSB : 0x110 USB 1.1
bDeviceClass : 0x0 Specified at interface
bDeviceSubClass : 0x0
bDeviceProtocol : 0x0
bMaxPacketSize0 : 0x40 (64 bytes)
idVendor : 0x10c4
idProduct : 0xea60
bcdDevice : 0x100 Device 1.0
iManufacturer : 0x1 Silicon Labs
iProduct : 0x2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
iSerialNumber : 0x3 0001
bNumConfigurations : 0x1
CONFIGURATION 1: 100 mA ==================================
bLength : 0x9 (9 bytes)
bDescriptorType : 0x2 Configuration
wTotalLength : 0x20 (32 bytes)
bNumInterfaces : 0x1
bConfigurationValue : 0x1
iConfiguration : 0x0
bmAttributes : 0x80 Bus Powered
bMaxPower : 0x32 (100 mA)
INTERFACE 0: Vendor Specific ===========================
bLength : 0x9 (9 bytes)
bDescriptorType : 0x4 Interface
bInterfaceNumber : 0x0
bAlternateSetting : 0x0
bNumEndpoints : 0x2
bInterfaceClass : 0xff Vendor Specific
bInterfaceSubClass : 0x0
bInterfaceProtocol : 0x0
iInterface : 0x2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
ENDPOINT 0x81: Bulk IN ===============================
bLength : 0x7 (7 bytes)
bDescriptorType : 0x5 Endpoint
bEndpointAddress : 0x81 IN
bmAttributes : 0x2 Bulk
wMaxPacketSize : 0x40 (64 bytes)
bInterval : 0x0
ENDPOINT 0x1: Bulk OUT ===============================
bLength : 0x7 (7 bytes)
bDescriptorType : 0x5 Endpoint
bEndpointAddress : 0x1 OUT
bmAttributes : 0x2 Bulk
wMaxPacketSize : 0x40 (64 bytes)
bInterval : 0x0
Cp210xProgrammer returned obj:
<cp210x.cp210x.Cp210xProgrammer object at 0x7eeffb5a0400>
Cp210xProgrammer instance is valid!!
usb ctrl msg: request, value, index, length:
255 14089 0 1024
EEPROM returned obj:
<cp210x.eeprom.EEPROM object at 0x7eeffb47c5e0>
[usb device]
product_string = CP2102 USB to UART Bridge Controller
serial_number = 0001
vendor_id = 10C4
product_id = EA60
version = 1.00
bus_powered = no
max_power = 100
locked = no
part_number = 2
vendor_string = Silicon Labs
[baudrate table]
1500000 = FFF0, FFFA, 1 # 1500000 Baud, 12 us
1500000 = FFF0, FFFA, 1 # 1500000 Baud, 12 us
1200000 = FFEC, FFF8, 1 # 1200000 Baud, 16 us
921600 = FFE6, FFF6, 1 # 923077 Baud, 20 us
576000 = FFD6, FFF0, 1 # 571429 Baud, 32 us
500000 = FFD0, FFEE, 1 # 500000 Baud, 36 us
460800 = FFCC, FFEC, 1 # 461538 Baud, 40 us
256000 = FFA2, FFDC, 1 # 255319 Baud, 72 us
250000 = FFA0, FFDC, 1 # 250000 Baud, 72 us
230400 = FF98, FFD9, 1 # 230769 Baud, 78 us
153600 = FF64, FFC5, 1 # 153846 Baud, 118 us
128000 = FF44, FFB9, 1 # 127660 Baud, 142 us
115200 = FF30, FFB2, 1 # 115385 Baud, 156 us
76800 = FEC8, FF8B, 1 # 76923 Baud, 234 us
64000 = FE89, FF73, 1 # 64000 Baud, 282 us
57600 = FE5F, FF63, 1 # 57554 Baud, 314 us
56000 = FE53, FF5F, 1 # 55944 Baud, 322 us
51200 = FE2B, FF50, 1 # 51173 Baud, 352 us
38400 = FD8F, FF15, 1 # 38400 Baud, 470 us
28800 = FCBF, FEC7, 1 # 28812 Baud, 626 us
19200 = FB1E, FE2B, 1 # 19200 Baud, 938 us
16000 = FA24, FE0C, 1 # 16000 Baud, 1.000 ms
14400 = F97D, FE0C, 1 # 14397 Baud, 1.000 ms
9600 = F63C, FE0C, 1 # 9600 Baud, 1.000 ms
7200 = F2FB, FE0C, 1 # 7201 Baud, 1.000 ms
4800 = EC78, FE0C, 1 # 4800 Baud, 1.000 ms
4000 = E890, FE0C, 1 # 4000 Baud, 1.000 ms
2400 = D8F0, FE0C, 1 # 2400 Baud, 1.000 ms
1800 = CBEB, FE0C, 1 # 1800 Baud, 1.000 ms
1200 = B1E0, FE0C, 1 # 1200 Baud, 1.000 ms
600 = 63C0, FE0C, 1 # 600 Baud, 1.000 ms
300 = B1E0, FE0C, 4 # 300 Baud, 1.000 ms确认设备所在的Bus/Device路径
sudo lsusb -v -d 10c4:ea60 | grep -E "iProduct|CP210x"注：EA60是CP2101-2104的ProductID，如果你使用的是其他型号，参考这张表修改命令：
执行命令后，你应该能看到这样的输出：
$ sudo lsusb -v -d 10c4:ea60 | grep -E "iProduct|CP210x"
Bus 003 Device 059: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 057: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 056: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 054: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 053: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 052: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 051: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller这里的iProduct就是我们一会儿要修改的Product String
如果你需要修改个CP210x芯片的信息，那么最简单的方法就是一次插入一个、修改一个，再换下一个。
如果你像我一样直接把USB HUB和一堆CP2102画在了PCB板上，没办法一次只插入一个，也没关系，Device后面的数字与HUB的通道编号是对应的，例如我这里使用的是FE2.1(1转7)USB HUB芯片，具有7个下游通道，那么电路上的HUB1/2/3就对应这里的Device 051/052/053，以此类推。
以我的板子为例，HUB1/2/3分别连接了激光雷达/IMU/步进电机，确定了对应的Bus/Device号为003/051、003/052、003/053，接下来就可以进行编程了。
修改CP210x EEPROM信息
确保当前目录位于cp210x-program下。
以位于003/051的激光雷达为例，使用以下命令修改ProductString：
sudo ./cp210x-program \
-m 003/051 \
--write-cp210x \
--set-product-string="RPLIDAR A1"显示以下信息就代表成功：
usb ctrl msg: request, value, index, length:
255 14090 0 1重新拔插一下（或使用usbreset热重置），就能看到变化了：
$ sudo lsusb -v -d 10c4:ea60 | grep -E "iProduct|CP210x"
Bus 003 Device 069: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 067: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 066: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 064: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 063: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 062: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 CP2102 USB to UART Bridge Controller
Bus 003 Device 061: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 RPLIDAR A1可以看到，位于003/061（刚刚是003/051，由于重新插拔设备号变大了）的设备的ProductString已经成功被修改为“RPLIDAR A1”，终于能和其他同样的CP210x区分开来了。
同样地，使用此工具你还能修改VendorID(VID)、ProductID(PID)、VendorName、ProductName、序列号等，但通常不建议修改ProductName以外的参数，只需要修改ProductName以达到区分多个同款芯片的目的就可以了。修改VID/PID可能会出现问题。
接下来，重复刚才的步骤，修改其他几个芯片的信息（修改后别忘了插拔一下或使用usbreset）
最终结果如下：
$ sudo lsusb -v -d 10c4:ea60 | grep -E "iProduct|CP210x"
Bus 003 Device 091: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Servo Arm
Bus 003 Device 089: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Espressif ESP32-S3 N16R8
Bus 003 Device 088: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Stepper H
Bus 003 Device 086: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Stepper Z
Bus 003 Device 085: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Stepper XY
Bus 003 Device 084: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 Witmotion IMU
Bus 003 Device 083: ID 10c4:ea60 Silicon Labs CP210x UART Bridge
idProduct 0xea60 CP210x UART Bridge
iProduct 2 RPLIDAR A1创建udev规则
现在每个串口芯片都有自己独特的ProductName了，接下来就要创建一个udev rule来帮助系统识别它们，并绑定到特定的路径上。
sudo nano /etc/udev/rules.d/99-specific-serial.rules我这里的规则如下：
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="RPLIDAR A1", SYMLINK+="ttyUSB_lidar"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Witmotion IMU", SYMLINK+="ttyUSB_imu"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Stepper XY", SYMLINK+="ttyUSB_stp_xy"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Stepper Z", SYMLINK+="ttyUSB_stp_z"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Stepper H", SYMLINK+="ttyUSB_stp_h"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Espressif ESP32-S3 N16R8", SYMLINK+="ttyUSB_mcu"
KERNEL=="ttyUSB*", MODE:="0666", ATTRS{idVendor}=="10c4", ATTRS{idProduct}=="ea60", ATTRS{product}=="Servo Arm", SYMLINK+="ttyUSB_servo_arm"这里统一添加了
ttyUSB前缀，可以在使用ls命令时更清晰地看到效果，实际使用中可以改成你期望的任何名字，但仍然建议有一个统一的前缀以便调试。
让规则生效：
sudo udevadm control --reload-rules
sudo udevadm trigger接下来，就可以看到效果了：
$ ls -l /dev/ttyUSB*
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 0 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB0
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 1 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB1
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 2 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB2
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 3 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB3
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 4 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB4
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 5 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB5
crw-rw-rw- 1 root dialout 188, 6 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB6
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_imu -> ttyUSB1
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_lidar -> ttyUSB0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_mcu -> ttyUSB5
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_servo_arm -> ttyUSB6
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_stp_h -> ttyUSB4
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_stp_xy -> ttyUSB2
lrwxrwxrwx 1 root root 7 4月 4 16:22 /dev/ttyUSB_stp_z -> ttyUSB3- 感谢你赐予我前进的力量
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