你知道几种各类串口通信编程？

串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。

串口通信编程的实现方式多种多样，主要可以根据操作系统平台、编程语言、开发环境/硬件平台 以及 库/框架 进行分类。以下是一些主要的类型和实现方式：

操作系统系统调用/API 级编程:
- Linux/Unix-like 系统:
  - 基于设备文件的 POSIX API: 这是最底层的方式。串口被当作设备文件（如 /dev/ttyS0, /dev/ttyUSB0, /dev/ttyACM0）处理。使用标准的 POSIX 文件操作函数：
    - open(): 打开串口设备文件。
    - tcgetattr() / tcsetattr(): 获取和设置串口属性（波特率、数据位、停止位、奇偶校验、流控等），依赖 termios.h。
    - read(): 从串口读取数据。
    - write(): 向串口写入数据。
    - select() / poll(): 用于异步I/O或多路复用，避免阻塞读。
    - close(): 关闭串口。
- Windows 系统:
  - Win32 API (File API 和 Comm API): 使用专门的文件句柄和通信函数操作 COM 端口（如 COM1, COM2）。
    - CreateFile: 打开 COM 端口（需要指定 \.COMx 格式）。
    - GetCommState / SetCommState: 获取/设置串口配置（波特率等），依赖 DCB 结构。
    - GetCommTimeouts / SetCommTimeouts: 设置读写超时。
    - ReadFile: 从串口读取数据。
    - WriteFile: 向串口写入数据。
    - WaitCommEvent: 配合 SetCommMask 监听串口事件（如收到数据）。
    - CloseHandle: 关闭串口句柄。
编程语言原生库/模块:
- C/C++: 在特定平台下通常直接调用上述系统 API。比如在 Windows 下调用 Win32 API，在 Linux 下调用 termios 和文件 API。这是性能最高的方式之一。
- Python:
  - PySerial: 这是 最流行 的 Python 串口库。它提供了跨平台（Windows, Linux, macOS, BSD）的统一接口 (serial.Serial 类)，封装了底层系统调用，使用非常简便。pyserial 几乎是 Python 串口编程的标准。
- Java:
  - Java Comm API / javax.comm: 早期的标准 API (Java 1.x - Java 8), 但需要额外下载平台相关的实现库（如 win32com.dll, libLinuxSerialParallel.so）并放置到特定路径。配置较繁琐，官方支持已弱化。
  - RXTX: 一个开源的、跨平台的、兼容 javax.comm API 的替代方案。一度非常流行，但开发也趋于停滞。
  - jSerialComm: 目前 最活跃 和推荐的 Java 串口库。纯 Java 实现，跨平台，简化了API和部署（只需包含JAR包），功能强大。
- C# / .NET (Framework & Core):
  - System.IO.Ports: .NET Framework 和 .NET Core (5+) 内置的标准命名空间。主要类 SerialPort 提供了完整的串口控制功能。这是 .NET 开发者进行串口通信的首选方式。使用方法在 Framework 和 Core 上基本一致。
特定开发环境/硬件平台库:
- Arduino:
  - Serial / HardwareSerial 类: Arduino IDE 内置的核心库。提供了极其简化的接口（begin() 初始化，available() 检查数据，read() 读，write()/print() 写）。底层封装了 AVR 或 ARM 芯片的 UART 寄存器操作。
  - SoftwareSerial 库: 允许将任意数字引脚模拟成串口，实现多串口或避免使用硬件串口。
- 树莓派 (Raspberry Pi):
  - 本质上是 Linux 系统。主要使用 Linux 的 POSIX API (termios, 文件操作) 或 PySerial (Python)。也可以通过 /dev/serial0, /dev/ttyAMA0 等设备文件访问。需要注意 Linux 系统上的串口可能默认用于控制台或其他服务。
- 单片机/嵌入式系统 (非 Arduino):
  - 通常使用 芯片厂商提供的 SDK 或 HAL (Hardware Abstraction Layer)。例如：
    - STM32 (HAL/LL库): 使用 HAL_UART_* 系列函数 (HAL_UART_Init, HAL_UART_Transmit, HAL_UART_Receive, HAL_UART_Transmit_IT, HAL_UART_Receive_IT, HAL_UART_Receive_DMA 等)。需要处理回调函数。
    - ESP32/ESP8266 (Arduino Core or ESP-IDF): 如果使用 Arduino 方式编程，则使用 Serial / Serial1 / Serial2。如果使用 ESP-IDF (原生 SDK)，则使用 uart_driver_install, uart_write_bytes, uart_read_bytes 等函数。
跨平台库/框架:
- Qt (C++ Framework): QSerialPort 类提供了统一的高层 API，封装了底层不同操作系统 (Windows, Linux, macOS) 的串口实现。使用信号和槽机制处理接收数据 (readyRead 信号) 非常方便。
协议处理层：
- 以上所有方式都侧重于物理层和数据链路层的基本字节发送/接收。要实现特定的应用层协议（如 Modbus RTU/ASCII，自定义二进制协议，简单文本命令协议等），需要在接收到原始字节流后进行：
  - 帧同步/数据包解析： 识别完整的数据帧（如使用定长、分隔符、起始结束标志、长度字节、校验和等）。
  - 数据提取/反序列化： 将字节流转换成有意义的变量（整数、浮点数、字符串等）。
  - 错误检测/校正： 使用校验和（如 CRC, LRC, 和校验）验证数据完整性。
  - 请求/响应处理： 根据协议规则构造请求数据和解析响应数据。

总结关键点：

底层基石： 操作系统 API 是最高效也是最底层的方式 (Win32 API, Linux termios)。
主流语言方案：
- Python: PySerial (强烈推荐，首选)。
- C#: System.IO.Ports.
- Java: jSerialComm (推荐) 或 RXTX (旧方案)。
- C/C++: 直接调用系统 API 或使用 Qt (QSerialPort) / Boost ASIO (也支持串口，但主要用于网络) 等框架。
平台特定简化： Arduino (Serial), 单片机 SDK (HAL_UART_..., uart_...)。
核心任务： 无论哪种方式，核心操作都是配置参数、打开/关闭、读字节、写字节。
协议处理： 基本通信之上必须自行实现应用协议，才能进行有效的数据交换。

选择哪种方式取决于你的开发平台、目标平台、编程语言偏好、性能要求以及是否需要跨平台能力。对于大多数现代应用，使用语言封装库（如 PySerial, System.IO.Ports, jSerialComm）或框架（如 Qt）是更简洁高效的选择。对于低资源嵌入式系统或需要极致性能/控制的情况，则偏向于底层 API 或芯片 SDK。