在Linux开发中，我们常需要调试串口通信程序，但有时缺少真实的串口硬件（如USB转串口模块、单片机）。此时，通过软件模拟虚拟串口是高效的解决方案------借助Linux自带的伪终端（Pseudoterminal,
PTY）机制，可创建一对"相互连接"的虚拟串口，让两个程序像操作真实串口一样进行数据交互。本文将详细讲解如何用
socat工具快速创建虚拟串口，并通过实际示例验证两个程序的通信效果。
一、核心原理：虚拟串口的本质是"伪终端对"
Linux中的虚拟串口并非真实的硬件接口，而是基于"伪终端对"实现的逻辑通道。一个伪终端对包含两个端点：主设备（master）和从设备（slave），数据会在两个端点间双向同步传输------从主设备发送的数据会被从设备接收，反之亦然。
我们将这两个端点模拟为"串口设备文件"（如 /dev/ttyS0、/dev/ttyS1），让两个程序分别绑定这两个设备文件，即可实现"程序A→虚拟串口→程序B"的通信链路，完全模拟真实串口的交互逻辑。
二、准备工具：安装socat
socat 是Linux下功能强大的"数据转发工具"，支持多种协议和设备的连接，其中就包括伪终端对的创建，是模拟虚拟串口的首选工具。
安装命令：
-
Debian/Ubuntu ：
sudo apt update && sudo apt install socat -y -
CentOS/Fedora ：
sudo dnf install socat -y -
验证安装：
socat -V若输出版本信息（如 socat 1.7.4.4），说明安装成功。
三、步骤1：创建虚拟串口对
通过 socat 命令可直接创建一对相互绑定的虚拟串口，命令格式如下：
bash
socat -d -d pty,raw,echo=0,link=/dev/ttyV0 pty,raw,echo=0,link=/dev/ttyV1命令参数解释：
-
-d -d：输出调试信息（两次 -d 表示详细程度，可省略，便于排查问题）； -
pty：指定创建伪终端设备； -
raw：设置串口为"原始模式"，禁用缓冲区和特殊字符处理（模拟真实串口的无缓冲传输）； -
echo=0：关闭回显功能（避免发送的数据被自身回显，干扰通信）； -
link=/dev/ttyV0：为伪终端设备创建软链接（简化设备名，原伪终端名较长，如 /dev/pts/10），ttyV0和ttyV1是自定义的虚拟串口名，可修改（建议用 ttyV 前缀，避免与真实串口 ttyS 冲突）。
执行命令后，终端会输出类似以下的调试信息，说明虚拟串口对创建成功：
text
2026/01/14 15:30:00 socat[12345] N PTY is /dev/pts/10
2026/01/14 15:30:00 socat[12345] N PTY is /dev/pts/11
2026/01/14 15:30:00 socat[12345] N starting data transfer loop with FDs [5,5] and [7,7]此时，/dev/ttyV0 和 /dev/ttyV1 就是一对相互通信的虚拟串口，且软链接已自动创建（可通过 ls -l /dev/ttyV* 查看链接关系）。
⚠️ 注意：创建虚拟串口的终端窗口需保持打开状态（socat 进程运行中），若关闭窗口，虚拟串口会自动消失。
四、步骤2：验证虚拟串口通信（基础测试）
我们先用两个终端窗口模拟"两个程序"，通过 cat 和 echo 命令测试虚拟串口的双向通信功能。
测试1：单向通信（终端1→终端2）
-
打开 终端1 （接收端）：绑定 /dev/ttyV0，监听数据：
cat /dev/ttyV0 -
打开 终端2 （发送端）：绑定 /dev/ttyV1，发送数据：
echo "Hello, Virtual Serial Port!" > /dev/ttyV1 -
观察结果：终端1会立即显示终端2发送的字符串，说明单向通信正常。
测试2：双向通信（终端1与终端2互发）
-
终端1（绑定 /dev/ttyV0）：用
read命令接收数据，同时可发送数据：
while read -r line; do echo "终端1收到：$line"; done < /dev/ttyV0 -
终端2（绑定 /dev/ttyV1）：同样用循环接收并发送数据：
while read -r line; do echo "终端2收到：$line"; done < /dev/ttyV1 -
测试互发：
- 在终端1输入
echo "Hi from V0" > /dev/ttyV0，终端2会显示"终端2收到：Hi from V0"； - 在终端2输入
echo "Hi from V1" > /dev/ttyV1，终端1会显示"终端1收到：Hi from V1"。
五、步骤3：两个程序通过虚拟串口通信（实战示例）
下面用 Python 编写两个简单的串口程序（发送端+接收端），模拟真实应用场景下的程序间通信。
前提：安装Python串口库
两个程序需用到 pyserial 库，安装命令：
pip install pyserial
程序1：虚拟串口发送端（send.py，绑定 /dev/ttyV1）
python
import serial
import time
# 配置虚拟串口参数（波特率、超时时间等，需与接收端一致）
ser = serial.Serial(
port='/dev/ttyV1', # 绑定虚拟串口V1
baudrate=9600, # 波特率（虚拟串口可任意设置，真实串口需匹配）
parity=serial.PARITY_NONE,
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
bytesize=serial.EIGHTBITS,
timeout=1 # 读取超时时间（秒）
)
# 循环发送数据
try:
print("发送端启动，开始发送数据...")
count = 0
while True:
data = f"Test data {count}: Hello Virtual Serial!\n"
ser.write(data.encode('utf-8')) # 编码为字节流发送
print(f"已发送：{data.strip()}")
count += 1
time.sleep(2) # 每2秒发送一次
except KeyboardInterrupt:
print("\n发送端退出")
ser.close() # 关闭串口程序2：虚拟串口接收端（recv.py，绑定 /dev/ttyV0）
python
import serial
# 配置虚拟串口参数（与发送端完全一致）
ser = serial.Serial(
port='/dev/ttyV0',
baudrate=9600,
parity=serial.PARITY_NONE,
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
bytesize=serial.EIGHTBITS,
timeout=1
)
# 循环接收数据
try:
print("接收端启动，等待数据...")
while True:
if ser.in_waiting > 0: # 检测是否有数据可读
data = ser.readline().decode('utf-8').strip() # 读取一行数据并解码
print(f"接收端收到：{data}")
except KeyboardInterrupt:
print("\n接收端退出")
ser.close()运行程序并验证
-
确保之前创建虚拟串口的终端窗口仍打开（socat 进程运行中）；
-
打开 终端3 ，运行接收端程序：
python recv.py -
打开 终端4 ，运行发送端程序：
python send.py -
观察结果：接收端会每隔2秒收到发送端发送的测试数据，类似以下输出：
接收端启动，等待数据...
接收端收到：Test data 0: Hello Virtual Serial!
接收端收到：Test data 1: Hello Virtual Serial!
接收端收到：Test data 2: Hello Virtual Serial!
六、常见问题与注意事项
1. 权限问题：Permission denied
现象：运行程序或访问 /dev/ttyV0 时提示"权限拒绝"。
解决：将当前用户加入 dialout 用户组（Linux串口设备默认属于该组），命令：
sudo usermod -aG dialout $USER
执行后注销当前用户并重新登录，权限即可生效。
2. 虚拟串口消失
原因：创建虚拟串口的 socat 进程被终止（如关闭终端窗口）。
解决：重新执行 socat 创建命令，确保该终端窗口持续打开。
3. 程序通信失败
排查方向：
- 两个程序的串口参数（波特率、数据位、停止位、校验位）是否完全一致；
- 程序绑定的虚拟串口是否正确（需分别绑定 ttyV0 和 ttyV1，不可重复）；
- 虚拟串口是否正常创建（用
ls -l /dev/ttyV*检查软链接）。
4. 自定义虚拟串口名
若不想用 ttyV0/ttyV1，可修改 socat 命令中的 link 参数，如 link=/dev/ttyS10、link=/dev/mySerial0，但需避免与系统真实串口名冲突（真实串口通常为 ttyS0-ttyS3）。