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使用串行控制台

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(重定向自 Serial console)

Arch Linux 机器可以配置为通过串口控制台端口进行连接，即使机器没有连接键盘、鼠标、显示器或网络，也可以对其进行管理。

Arch Linux 也可以通过串口控制台进行安装。

此场景的基本环境是两台通过串口电缆（9 针连接器电缆）连接的机器。管理机器可以是任何装有终端仿真程序（例如 PuTTY 或 Minicom）的 Unix/Linux 或 Windows 机器。

下面的配置说明将启用引导加载程序菜单选择、引导消息以及到串口控制台的终端转发。

配置目标机器的控制台访问权限

引导加载程序

GRUB

当使用带有生成的 grub.cfg 的 GRUB 时，编辑 /etc/default/grub 并启用串口输入和输出支持

/etc/default/grub
...
GRUB_TERMINAL_INPUT="console serial"
...
GRUB_TERMINAL_OUTPUT="gfxterm serial"
...

接下来添加 GRUB_SERIAL_COMMAND 变量并设置串口连接选项。对于 COM1 (/dev/ttyS0)，波特率为 115200 bit/s

/etc/default/grub
...
GRUB_SERIAL_COMMAND="serial --unit=0 --speed=115200"

阅读 GRUB 手册中关于通过串口使用 GRUB 和 serial 命令的章节，获取可用选项的详细说明。

GRUB 第一阶段串口控制台

当 GRUB 安装到加密的 /boot/ 分区时 - GRUB 第一阶段 (core.img) 将仅在平台控制台上显示 Enter passphrase for hdX,gptY: 密码提示符，即使已正确完成所有串口控制台配置步骤，串口控制台也不会显示任何内容。

这是因为 grub-install 对 GRUB_ENABLE_CRYPTODISK=y 有特殊处理，会创建放置在 /boot/grub/PLATFORM/load.cfg 中的早期配置，但 grub-install 会忽略 /etc/default/grub 中针对 GRUB 第一阶段的串口控制台配置。

/boot/grub/PLATFORM/load.cfg 文件会在每次运行 grub-install 时被覆盖。

若要在串口控制台上显示 GRUB 加密磁盘密码提示符，需要进行一些额外的配置步骤

1. 运行以下命令以生成 /boot/grub/PLATFORM/load.cfg 并查看系统中正确的 grub-mkimage 参数

EFI 平台

# grub-install --verbose 2>&1 | grep grub-mkimage

BIOS 平台

# grub-install --verbose /dev/YOUR_BOOT_DISK 2>&1 | grep grub-mkimage

您可以重启系统以检查其是否正常引导，但您应该保存上述命令的输出 - 这在第 4 步中是必需的。

2. 将 /boot/grub/PLATFORM/load.cfg 复制到 /boot/grub/PLATFORM/early-grub.cfg

3. 在 /boot/grub/PLATFORM/early-grub.cfg 的开头添加以下行（根据上述描述，根据所需的配置更改这些行）

serial --unit=0 --speed=115200
terminal_input serial console
terminal_output serial console

4. 编辑第 1 步中的 grub-mkimage 参数（grub-install 的输出）

将 --config '/boot/grub/PLATFORM/load.cfg' 替换为 --config '/boot/grub/PLATFORM/early-grub.cfg'。删除带有空参数的参数（如 --dtb '' 和 --sbat ''），并将 serial 和 terminal 模块添加到 grub-mkimage 参数列表的末尾。

5. 使用这些参数运行 grub-mkimage。

6. 在 BIOS 平台（如 i386-pc）上（对于 EFI 平台，跳过此步骤），运行以下命令将新的 core.img 安装到您的系统

# grub-bios-setup -d /boot/grub/i386-pc/ /dev/YOUR_BOOT_DISK

要撤销这些更改，只需使用 grub-install 命令重新安装 GRUB。

GRUB Legacy

编辑 GRUB Legacy 配置文件 /boot/grub/menu.lst，并在配置的常规区域添加以下行

serial --unit=0 --speed=9600
terminal --timeout=5 serial console
注意 当 terminal --timeout=5 serial console 行添加到您的 menu.lst 后，引导序列现在会显示一系列 Press any key to continue 消息。如果不按任何键，引导菜单将出现在 terminal 配置行中首先出现的那个（串口或控制台）。

rEFInd

rEFInd 仅在文本模式下支持串口控制台。编辑 refind.conf 并取消注释 textonly。

Syslinux

要在 Syslinux 中启用串口控制台，请编辑 syslinux.cfg 并将 SERIAL 作为配置文件中的第一条指令添加。

对于 COM1 (/dev/ttyS0)，波特率为 115200 bit/s

SERIAL 0 115200

串口参数硬编码为 8 位，无奇偶校验和 1 个停止位。[1]。请阅读 Syslinux Wiki:Config#SERIAL 以了解该指令的选项。

内核

通过设置 console= 内核参数，可以将内核的输出发送到串口控制台。最后指定的 console= 将被设置为 /dev/console。

console=tty0 console=ttyS0,115200

请参阅 https://docs.linuxkernel.org.cn/admin-guide/serial-console.html。

getty

在引导时，systemd-getty-generator(8) 将为内核命令行中指定的每个控制台启动一个 getty 实例。

如果您没有在内核命令行中配置 console=，请启动 serial-getty@device.service。对于 /dev/ttyS0 (COM1)，即 serial-getty@ttyS0.service。启用该服务以在引导时启动它。

除非在内核命令行中另有指定，否则 getty 将使用 38400 bit/s 的波特率、8 个数据位、无奇偶校验和一个停止位。

建立连接

使用终端仿真程序进行连接

注意 在建立连接之前，建议将自己添加到 uucp 用户组中。否则，您需要 root 权限才能建立连接。

在用于连接远程控制台的机器上执行这些步骤。

cu

uucp 工具 cu 可用于“拨入”另一台系统并充当串口控制台

$ cu --line /dev/ttyS0

dterm

dterm-gitAUR 是一个微型串口通信程序。如果您在不带参数的情况下调用它，它默认会以 9600 波特连接到 /dev/ttyS0。以下示例以 115200 波特连接到 /dev/ttyS0，数据位为 8，无奇偶校验位，停止位为 1

$ dterm 115200 8 n 1

更多示例请参阅其 README。

Minicom

minicom 可从官方仓库获取。以设置模式启动 Minicom

$ minicom -s

使用文本导航菜单，将串口设置更改为以下内容

Serial Device: /dev/ttyS0
Bps/Par/Bits: 9600 8N1

按回车键退出菜单（按 Esc 不会保存更改）。删除调制解调器初始化和重置字符串，因为我们没有连接到调制解调器。为此，在 Modem and Dialing 菜单下，删除 Init 和 Reset 字符串。或者通过从主菜单中选择 save setup as dfl 来保存配置。在串口电缆连接到目标机器的情况下重启 minicom。导航 Minicom 的特殊键可以在帮助菜单中找到，该菜单可以通过按 Ctrl+A Z 打开（例如，退出会话是 Ctrl+A X）。

picocom

picocom 是一个微型的哑终端仿真程序，非常类似于 minicom，但它是 pico 版的。以下示例以 9600 bps 连接到 ttyS0

$ picocom -b 9600 /dev/ttyS0
注意 如果退格键无法正常工作，请尝试此选项：--omap delbs

详细用法请参阅其手册。

Screen

GNU Screen 能够连接到串口。它默认以 9600 波特连接

$ screen /dev/ttyS0

可以在命令行上指定不同的波特率（例如 115200）。

$ screen /dev/ttyS0 115200

要结束会话，请按 Ctrl+a 然后按 K。或者，按 Ctrl+a，输入 :quit 并按 Enter 确认。

Serialclient

Serialclient[2] 是一个用 ruby 编写的用于串口连接的 CLI 客户端。安装 ruby 软件包，然后通过以下方式安装它

# gem install serialclient

然后，您可以这样使用

$ serialclient -p /dev/ttyS0

tinyserial

tinyserialAUR 是一个 minicom 的替代品，用于访问 Linux 上的串口，灵感来自 FreeBSD 的 'tip'。

$ com /dev/ttyS0 9600

tio

tioAUR 是一个简单的串口设备工具，具有直接的命令行和配置文件界面，可轻松连接到串口 TTY 设备以进行基本的 I/O 操作。它减少了对传统终端/调制解调器功能的关注，更多地关注嵌入式开发人员和极客的需求。tio 最初是作为 screen 的替代品而创建的，用于在使用 tmux 时连接到串口设备。

$ tio /dev/ttyUSB0

socat

socat 是一个基于命令行的实用程序，可建立两个双向字节流并在它们之间传输数据。

$ socat - /dev/ttyACM0,raw,echo=0,b115200

microcom

microcom 将字节从标准输入复制到 TTY，并从 TTY 复制到标准输出，它是 busybox 的一部分

$ busybox microcom -s 115200 /dev/ttyACM0

图形前端

  • cutecom — 一个支持 GUI 的串口监视器。
https://gitlab.com/cutecom/cutecom || cutecomAUR
  • PuTTY — 一个集成了终端的 SSH/Telnet 客户端。
https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/ || putty
  • moserial — 一个基于 GTK 的串口终端，主要面向需要与嵌入式系统、测试设备和串口控制台通信的技术用户和硬件极客。
https://wiki.gnome.org/Apps/Moserial || moserial
  • gtkterm — GTKTerm 是一个简单的 Linux 图形化串口终端仿真器，可能也适用于其他符合 POSIX 标准的操作系统。它可用于与各种带有串口接口的设备进行通信，例如嵌入式计算机、微控制器、调制解调器、GPS 接收器、CNC 机器等。
https://github.com/Jeija/gtkterm || gtktermAUR

Windows 客户端

在 Windows 机器上，使用 PuTTY 或 Terminalbpp 等程序连接到串口。

使用串口控制台安装 Arch Linux

提示 Arch Linux 每月发布版本（安装介质）的引导加载程序 被配置为监听
  • 在 0 端口 — ttyS0 或 COM1，
  • 在 115200 bps，
  • 具有 8 个数据位，
  • 无奇偶校验位，
  • 停止位为 1。
  1. 使用上述方法连接到目标机器。
  2. 使用 Arch Linux 安装介质引导目标机器。
  3. 当引导加载程序出现时，选择 Boot Arch Linux (<arch>) 并按 Tab 进行编辑
  4. 追加 console=ttyS0,115200 并按 Enter。
  5. 现在 systemd 应该检测到 ttyS0 并在其上生成一个串行 getty。以 root 身份登录并照常开始安装。
注
  • 设置完成后，控制台设置不会保存在目标机器上；为了避免必须连接键盘和显示器，请在重启前配置目标机器上的控制台访问权限。
  • 虽然本文档中的大多数示例使用了 9600 的端口速度，但建议使用更高的值。可用速度列表可以通过按 Ctrl+a 然后按 p 在 Minicom 中显示。

使用串口控制台调试无响应的机器

尽管 [3] 只有原始且简短的说明，但它呈现了完整的场景。重要的是要注意，在这里，被测试的机器以可重现的方式变得无响应。而且它发生在正常操作期间。因此，在需要调试之前，可以正常访问它。但是，通常情况下，串口控制台对于调试引导问题也很有用。也许可以通过在机器启动时手动配置引导加载程序来实现。还要注意本节外部链接的 P.S 段落中提到的 netconsole。

技巧与提示

按需为 ttyUSB 启用 serial-getty

通过连接 USB 串口适配器来调试系统需要启动 serial-getty@ttyUSBN.service，如果无法以正常方式与系统交互，这可能无法实现。一个解决方案是编写一个 udev 规则，在插入 USB 串口适配器时启动该服务。

为了允许以另一种方式使用 USB 串口适配器，udev 规则可以限制为仅在特定的 USB 端口上触发。为此，请插入适配器并找出其使用的 USB 端口标识符。例如，对于 /dev/ttyUSB0，运行

$ udevadm info --query=property --property=ID_PATH --value --name=/dev/ttyUSB0

使用先前命令获得的值，创建一个包含以下内容的 udev 规则

/etc/udev/rules.d/99-usb_serial-getty.rules
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="tty", ENV{ID_BUS}=="usb", ENV{ID_PATH}=="your_ID_PATH_value", TAG+="systemd", ENV{SYSTEMD_WANTS}+="serial-getty@$kernel.service"

重新插入 USB 串口适配器，相应的 serial-getty@ttyUSBN.service 将自动启动。通过使用 systemctl 检查单元状态来进行验证。当拔下 USB 设备时，服务将自动停止。

故障排除

Ctrl+c 和 Minicom

如果您在通过 minicom 发送 Ctrl+c 命令时遇到问题，您需要在设备设置 (minicom -s) 中关闭硬件流控制，这将启用中断。

RS-232 条码扫描器（乱码输出）

一些条码扫描器通过使用 USB 转串口适配器（例如 FTDI）的 RS-232 连接，并显示为 /dev/ttyUSB* 设备。这些扫描器将条码数据作为字节流输出，并且不使用 SANE 扫描堆栈。

如果扫描的条码产生不可读的字符（例如 Unicode 替换字符 ），这通常是由于串口帧参数不匹配引起的，而不是波特率不正确。

许多扫描器默认使用 7 个数据位和偶校验 (7E1)，而 Linux 工具通常默认使用 8 个数据位和无校验 (8N1)。为了测试并纠正此问题，请显式配置串口

stty -F /dev/ttyUSB0 9600 cs7 parenb -parodd -cstopb -ixon -ixoff clocal
cat /dev/ttyUSB0


调整终端大小

与 ssh 不同，串口连接没有机制在终端调整大小时传输类似 SIGWINCH 的信号。当您调整终端仿真器窗口大小时，这会导致一些全屏程序（例如 less）出现奇怪的问题。

通过 stty 调整终端大小是一种变通方法

$ stty rows lines cols columns

然而，这需要您手动输入正确的几何参数。以下方法应该更简单。

1. 有一个鲜为人知的名为 resize 的实用程序，随 xterm 一起分发，它可以解决这个问题。在调整终端仿真器窗口大小后，在不带参数的情况下调用它

$ resize

2. 如果您不想安装 xterm，可以通过 shell 函数执行相同的工作。将以下函数放入您的 bash/zshrc 中，并在调整终端仿真器窗口大小后在不带参数的情况下调用它

rsz() {
	if [[ -t 0 && $# -eq 0 ]];then
		local IFS='[;' escape geometry x y
		echo -ne '\e7\e[r\e[999;999H\e[6n\e8'
		read -t 5 -sd R escape geometry || {
			echo unsupported terminal emulator. >&2
			return 1
		}
		x="${geometry##*;}" y="${geometry%%;*}"
		if [[ ${COLUMNS} -eq "${x}" && ${LINES} -eq "${y}" ]];then
			echo "${TERM} ${x}x${y}"
		elif [[ "$x" -gt 0 && "$y" -gt 0 ]];then
			echo "${COLUMNS}x${LINES} -> ${x}x${y}"
			stty cols ${x} rows ${y}
		else
			echo unsupported terminal emulator. >&2
			return 1
		fi
	else
		echo 'Usage: rsz'
	fi
}

额外的硬件串口

通用的 8250 串口驱动程序公开了 32 个硬件串口，正如 Arch 内核配置中所设置的那样。这意味着默认情况下，串口的编号范围从 /dev/ttyS0 到 /dev/ttyS31。在大多数系统上，这些端口中的许多将无法正常工作。

可以通过设置 内核参数 8250.nr_uarts 来减少数量。例如

8250.nr_uarts=5

此值必须设置为内核引导参数而不是模块选项，因为 serial8250 驱动程序是编译进内核映像的。

取自 “https://wiki.archlinux.org.cn/index.php?title=Working_with_the_serial_console&oldid=856521”

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