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Python 串口助手（serial_tool）使用指南

定位：面向使用者的操作手册——命令怎么敲、输出怎么看、常见场景怎么组合、出问题怎么排查。 关联文档：设计决策与实现细节见 串口助手设计说明.md；/serial-boot-test 自动化闭环见 自动化测试流程.md；serial-assistant skill 有一页速查（用到自动加载，AGENTS.md 不再重复收录）。 版本：v1.1（与 .dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py 当前实现一致，2026-09-15）

1. 它是什么（60 秒版）

仓库内置的串口调试工具，三个组成部分：

组成	是什么	你要知道的
常驻 daemon	后台 Python 进程，串口唯一持有者，把 RX/TX 持续写进日志文件	不用管它——任何命令发现它没在跑会自动拉起
薄 CLI	serial_tool.py <命令>，每条命令都是带 5s 硬超时的短操作	你唯一直接打交道的界面
日志文件	.dsh/skills/serial-assistant/scripts/state/serial.log，全量历史就在这里	想回看任何时刻的数据 → 直接读这个文件

统一入口（仓库根目录执行，任意 cwd 均可）：

& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' <命令> [参数]

两条心法：

1. 所有输出都是 JSON（stdout），退出码 0=成功 / 1=领域错误 / 2=daemon 不可达 / 3=用法错误；
2. 历史不用"采集"——daemon 一直在写日志文件，随时 Read/Grep 就是完整历史。

2. 快速上手

# ① 看本机有哪些 COM 口（不依赖 daemon；configured = 配置目标口）
& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' ports

# ② 开串口（自动拉起 daemon；端口取 .serialtest/config.json，也可显式指定）
& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' open

# ③ 发一条数据（文本；--hex 发字节；--nl 末尾加 CRLF）
& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' send "hello" --nl

# ④ 看最近 20 行日志（含刚发的 TX 和收到的 RX）
& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' log --tail 20

# ⑤ 不用了：关串口（daemon 继续常驻；要彻底退出用 stop）
& '.venv\Scripts\python.exe' '.dsh/skills/serial-assistant/scripts/serial_tool.py' close

3. 命令速查

命令	作用	依赖 daemon
ports	枚举 COM 口，标注配置目标口（configured_present；系统里只有一个候选时给 hint）	否（本地执行）
open	开串口（幂等：同口已开 = 直接成功；不带 --dtr/--rts = 保持现状，显式给则现场应用并在 note 里回显）	是（未运行自动拉起）
close	关串口	是
send	发 TX 字节（进日志）	是
status	全状态一条 JSON（含 state、rx_age_ms = 距最后一个 RX 字节的毫秒数，null = 这个 daemon 还没收过字节）	是
log	读日志文件（--tail N / --grep P）	否（直接读文件，daemon 死了也能用）
clear	清空日志 + 代际 +1	是
wait-idle	等 RX 静默（/serial-boot-test 的收尾判据）	是
start / stop / restart	daemon 生命周期	—
selftest	无头自检（行拆分/解码/截头算法，无需硬件）	否

所有命令都支持 --timeout <秒>（默认 5）覆盖 CLI→daemon 硬超时。

3.1 ports — 枚举串口

... serial_tool.py ports

{"ok": true,
 "ports": [{"name": "COM1", "description": "通信端口 (COM1)", "hwid": "ACPI\\PNP0501\\0"}, …],
 "configured": "COM6"}

• configured 来自 .serialtest/config.json 的 portName；找不到它 = 板子没接/驱动没装/口号变了。
• CH340 的 description 通常含"USB 串行设备"字样。

3.2 open — 开串口

... serial_tool.py open                        # 端口/波特率取配置文件
... serial_tool.py open --port COM6 --baud 115200
... serial_tool.py open --dtr 1 --rts 0        # 显式置位（默认都不翻转，见下）

• 幂等：同端口同波特率已开 → 直接返回成功（note: already open），不会重开端口。
• DTR/RTS 默认不翻转——防 STM32 自动复位电路把目标板误复位；确需翻转才用 --dtr 1 / --rts 1。
• 成功返回：{"ok":true,"port":"COM6","baud":115200,"dtr":false,"rts":false,"gen":7,"since":"…ISO…"}。
• 失败（≤1s 快速返回，exit 1）：

错误	含义
port not found: COM6 (available: COM1, …)	该口不存在（Windows 对此常报 Access Denied，工具已按端口枚举结果纠正判定）
port busy: COM1 (held by another process)	口被其他进程占用

• 重开退避：距上次关口/daemon 启动 <1.5s 时，open 会先等待再开（CH340"释放后立即重开 → 读 0 字节"陷阱的规避）。

3.3 close — 关串口

... serial_tool.py close        # → {"ok":true}

未开时返回 {"ok":true,"note":"port not open"}（不算错误）。daemon 继续运行。

3.4 send — 发数据

... serial_tool.py send "hello"            # 文本（UTF-8 编码发出，精确字节，不加换行）
... serial_tool.py send "hello" --nl       # 末尾追加 CRLF
... serial_tool.py send --hex 0D0A         # 发字节 0x0D 0x0A（支持空格分隔：0D 0A 亦可）
... serial_tool.py send --hex 48454C4C4F   # = "HELLO"

• 文本与 --hex 二选一；都不给 = 用法错误（exit 3）。
• 成功返回：{"ok":true,"bytes":7}（实际发出字节数）。
• 端口未开 → port not open (run 'open' first)。
• 日志中的 TX 行会把控制字符转义成字面文本（…hello\r\n），保持日志行式完整。

3.5 status — 全状态

... serial_tool.py status

{
  "ok": true,
  "daemon": {"pid": 16816, "version": "1.0.0", "uptime_s": 31},
  "port":   {"ready": true, "name": "COM1", "baud": 115200, "dtr": false, "rts": false,
             "since": "2026-09-15T02:30:57.739+08:00"},
  "counters": {"rx_bytes": 1834, "tx_bytes": 22, "rx_lines": 57, "tx_lines": 3, "errors": 0},
  "last_rx": {"ts": "…", "line": "UI menu init: OK", "age_ms": 320},
  "log":    {"path": "…\\tools\\serial_tool\\state\\serial.log", "size": 4523, "gen": 7},
  "state": "active",
  "error": null
}

字段	说明
state	active（正常收数据）/ stopped（口未开）/ error（读错/拔线，error 字段有详情；重开 open 即恢复）
port.ready	已开 && 非 error
counters	本 daemon 生命周期累计（daemon 重启清零）
last_rx.age_ms	距最后一行 RX 的毫秒数——判断"还在刷/已静默"
log.gen	当前日志代际（clear 会 +1）

3.6 log — 读日志

... serial_tool.py log                 # 末 50 行
... serial_tool.py log --tail 200       # 末 200 行
... serial_tool.py log --tail 0         # 全部行
... serial_tool.py log --grep "App init OK"     # 只留含子串的行（全文件搜，再截尾）
... serial_tool.py log --grep "init" --tail 100
... serial_tool.py log --grep "app init" -i     # 忽略大小写
... serial_tool.py log --regex "\[STACK\]|Network Init" --tail 5   # 正则

• 直接读日志文件实现——daemon 死机/被杀也不受影响；gen 取自 meta.json。
• 先过滤、后截尾（2026-10-10 修）：旧实现先 --tail（默认 50）后 grep，log --grep "App init OK" 只要开机后又刷了 50 行就必然查无此 marker——这就是旧文档"log --grep 实测不可信"的根因，现已修复，可直接作判定依据。
• 返回 {"ok":true,"gen":N,"lines":[…],"scanned":总行数,"matched":命中行数}；--tail 截掉了部分命中时另带 note 说明。--regex 写错 → ok:false + 错误文本（exit 3）。
• 等价的手动读法（Agent 用 Read/Grep 工具、人用 PowerShell 均可）：

Get-Content '.dsh\skills\serial-assistant\scripts\state\serial.log' -Tail 20
Select-String -Path '.dsh\skills\serial-assistant\scripts\state\serial.log' -Pattern 'App init OK'

3.7 clear — 清空日志（代际 +1）

... serial_tool.py clear        # → {"ok":true,"gen":8}

• 原地截断 + 写 [SYS] … log cleared (gen=N+1) 标记行；不重开文件、不动串口。
• 用途：每次烧录/实验前 clear 一下，之后日志里就只属于本轮，新旧内容按 gen/标记行区分。

3.8 wait-idle — 等 RX 静默

... serial_tool.py wait-idle                                  # 静默 8s 或超时 30s
... serial_tool.py wait-idle --settle-ms 5000 --max-ms 60000  # 自定义
... serial_tool.py wait-idle --first-timeout-ms 12000         # 首字节 12s 未到即判 no_data

{"ok": true, "rx_bytes": 1834, "idle": true, "waited_ms": 8041, "reason": "idle"}

reason	含义	idle
idle	收到过数据，且已连续静默 ≥ --settle-ms（正常收尾）	true
no_data	本次等待期间一个字节都没收到（板子没输出/口不对/没烧进去）	false
timeout	--max-ms 到了仍在持续吐数据	false

• --settle-ms 默认 8000 不是随便定的：本工程 boot 任务间有 3~4s 自然静默间隙，判据小于它会把开机日志截断。
• 首字节门（2026-10-10 加）：首字节到达之前不启动静默计时——旧实现从进入即计时，板子第一行比 --settle-ms 来得晚就提前收尾（"开机日志缺尾巴"的另一半成因）。--first-timeout-ms（0 = 同 --max-ms）到点仍零字节 → no_data 快速失败。
• rx_bytes 是本次增量（旧实现回的是 daemon 累计值，常驻 daemon 下动辄百万，无判读价值）。
• CLI 超时自动推导：未显式带 --timeout 时按 --max-ms/1000 + 5 取值，不再需要手工加（旧版固定 5s 会在 daemon 还在等时掐断连接 → CLI exit 2 + daemon.log 刷 ConnectionAbortedError）。
• /serial-boot-test 流程（run_boot_test.py）用它作为"烧录后日志收齐"的判据（--first-wait-ms 默认 12000）。

3.9 start / stop / restart — daemon 生命周期

... serial_tool.py start       # 拉起（已在跑 → already_running:true，不做任何事）
... serial_tool.py stop        # 优雅退出：关串口 → 冲刷尾行 → 退出
... serial_tool.py restart     # 停旧 + 拉新，保证新进程加载的是当前代码

• 日常不需要 start（任何命令都会自动拉起）。
• 改了 serial_tool.py 之后要 restart，否则运行中的还是旧代码。
• stop 后 COM 端口立即释放，可交给其他程序；daemon 死掉/被杀同理（下次命令自动拉起，但串口不会自动重开——需要时再 open）。

3.10 selftest — 无头自检

... serial_tool.py selftest     # 10 项进程内回环测试，无需硬件
# [PASS] T1a CRLF 行 …  SELFTEST PASS（exit 0）

新机器搭完环境先跑它：过了 = 解释器/pyserial/核心算法都正常。

4. 日志文件（全量历史）

4.1 三个文件

以下文件均在 state/ 下，属运行时产物，未创建于仓库（首次运行工具后才生成）：

文件	内容	谁读
.dsh/skills/serial-assistant/scripts/state/serial.log	RX/TX/SYS 全量日志	你（Read/Grep/log 命令）
.dsh/skills/serial-assistant/scripts/state/meta.json（运行时未创建）	daemon pid / 版本 / 当前 gen / 口配置快照	工具内部
.dsh/skills/serial-assistant/scripts/state/daemon.log	daemon 自身 stderr（启动行、异常）	排障时看

整个 state/ 目录已 gitignore——纯本机运行时产物。

4.2 行格式

[SYS] 2026-09-15T02:30:57.739+08:00 port opened COM1 115200 (gen=0)
[RX]  2026-09-15T02:31:23.101+08:00 App init OK
[TX]  2026-09-15T02:31:23.986+08:00 hello_from_tool\r\n
[SYS] 2026-09-15T02:31:24.245+08:00 log cleared (gen=1)
[SYS] 2026-09-15T02:39:54.598+08:00 log truncated to 10MB (cap=20MB)

规则	说明
方向标记	[RX] 串口收到 / [TX] 你发出 / [SYS] 工具事件（open/close/error/cleared/truncated）
时间戳	本地 ISO8601 含毫秒与偏移；= 该行首字节到达时刻
只含完整行	残行留 daemon 内存，200ms 无后续数据才冲刷成行 → 你永远读不到半行
解码回退	UTF-8 → GBK → 都不行则该文本域写 HEX:ab12…（纯二进制流时整行转 hex）
TX 转义	发出的控制字符写成字面 \r \n（日志按行存储，真换行会把一行劈成两行）
flush	每行即 flush——文件随时可读、内容即时落盘

4.3 体积上限与截头

• 单文件上限 20MB；超过后 daemon 原地截头保留尾部 10MB 并写 [SYS] … log truncated 标记行。
• 截头不重开文件、不重开端口、不影响正在收的数据——但文件头部的老内容会消失。
• 因此：查旧数据要看文件尾部（log --tail N / Get-Content -Tail），别从文件头读。
• 嫌它涨得快/想立刻清空 → clear（代际 +1，比截头干净）。

5. 典型工作流

5.1 交互式调试（发命令看响应）

... serial_tool.py open
... serial_tool.py send "AT+STATUS" --nl
... serial_tool.py log --tail 10        # 看响应（或直接 Read 日志文件）
# … 反复 send / log …
... serial_tool.py close

5.2 抓一次开机日志（手动版 /serial-boot-test）

... serial_tool.py open --port COM6
... serial_tool.py clear                        # 代际 +1：此后内容只属于本轮
# ……此刻去烧录/复位板子（ST-Link 烧录不占 COM，串口全程保持打开）……
... serial_tool.py wait-idle --settle-ms 8000 --max-ms 30000
... serial_tool.py log --tail 0                 # 取本轮全量 → 人眼/脚本检查标记

自动化版本 = .dsh/skills/serial-boot-test/scripts/run_boot_test.py（同一序列 + 烧录 + 标记校验，见 自动化测试流程.md）。

5.3 长时运行监控

... serial_tool.py log --grep "ERROR" --tail 50  # 随时捞特定内容
... serial_tool.py status                        # 看 counters.errors / last_rx.age_ms

daemon 常驻，日志持续累积（20MB 自动截头），几天不关也没压力。

5.4 排障三件套

... serial_tool.py status                          # ① state/error/counters 一眼看全
Get-Content '.dsh\skills\serial-assistant\scripts\state\daemon.log' -Tail 30   # ② daemon 自身输出
... serial_tool.py restart                         # ③ 重建 daemon（顺带加载新代码）

6. 配置

唯一配置源：.serialtest/config.json

{
  "portName": "COM6",
  "portHint": "USB 串行设备",
  "baudRate": 115200,
  "httpPort": 18765,
  "note": "……"
}

字段	用途	缺省
portName	open 的默认端口；ports 的 configured 标注	无（必须给）
baudRate	默认波特率	115200
httpPort	daemon HTTP 端口（一般不动）	18765

换端口只改这个文件（/serial-boot-test 与手动调试都读它）。httpPort 冲突时才需要改。

7. 故障排查

现象	原因	处理
port not found: COMx (available: …)	板子没接 / CH340 驱动没装 / 口号变了	对照 available 列表；装 CH340 驱动；改 .serialtest/config.json 的 portName
port busy: COMx (held by another process)	别的程序占着口	Get-Process 找占用者关掉；或 … serial_tool.py close 释放本工具占的口
daemon start timeout / daemon unreachable	daemon 起不来（端口冲突/解释器问题）	看 state/daemon.log；… serial_tool.py restart；确认 18765 未被占（改 httpPort）
daemon did not answer within Ns (busy? raise --timeout)	命令耗时超过 --timeout——daemon 活着、只是还在等（典型：显式给 wait-idle 带了小 --timeout）	调大 --timeout，或不显式给（wait-idle 按 --max-ms 自动推导）。2026-10-10 起这种情况不再顺手拉起第二个 daemon
wait-idle 返回 no_data	全程无 RX	核对 COM 号与波特率；板子供电；烧录是否成功；status 看 port.ready
日志里出现 HEX:… 行	该段字节不是 UTF-8/GBK 文本（二进制流/乱码）	正常回退行为，按 hex 对照协议解析
state: error + error: read: …	读串口出错/拔线	daemon 仍活着；重插后 open 即恢复（自动 1.5s 退避）
改了 serial_tool.py 行为没变	运行中的 daemon 还是旧代码	… serial_tool.py restart
开机日志"缺尾巴"（如缺 Network Init）	① --settle-ms 太小，在 boot 自然静默间隙就收尾；② 首字节晚于 --settle-ms 到达，静默计时提前触发	用默认 8000（run_boot_test.py 已内置）；2026-10-10 起首字节到达前不启动静默计时，必要时调 --first-timeout-ms
open 报 no port specified … [config: …]	.serialtest/config.json 缺失 / JSON 语法错 / baudRate·httpPort 非整数（现按 utf-8-sig 读并显式回显错误，不再静默回退成"没配端口"）	按 config_error 文本修文件；status 与 ports 也回显 config_error
旧日志"丢了"	20MB 截头丢的是文件头	查旧内容要看尾部；重要轮次开始前先 clear 分代

8. 常见问题

• daemon 会一直占着内存吗？ 一个 Python 进程约 20MB；不需要时 stop 即释放。常驻与否都不影响正确性。
• daemon 被强杀（taskkill）会怎样？ 端口由系统自动释放；下次任何命令自动拉起新 daemon。串口不会自动重开，需要时再 open（这是设计：避免在设备异常时盲目重连）。
• 能同时开两个串口吗？ v1 单口（一个 daemon 管一个口）。多口需求见 docs/测试说明/测试工具/串口助手设计说明.md §8 v2 候选。
• 能直接删 serial.log 吗？ 可以，但代际 gen 不会变、写句柄不变——建议用 clear（原子 + 代际 +1 + 标记行）。
• 为什么 TX 日志里是字面 \r\n 而不是真换行？ 日志按行存储；真换行会把一条 TX 劈成两行，转义后一条 TX 恒一行。
• ST-Link 烧录会抢串口吗？ 不会（烧录走 SWD，不走 COM）——这正是"串口全程保持打开、烧录前后不重开"的设计基础，也彻底绕开了 CH340 释放/重开陷阱。
• 别的程序/Agent 能绕过 CLI 直接用吗？ 能——daemon 暴露本机 HTTP JSON 接口（§9）。

9. 附录：HTTP 协议（绕过 CLI）

daemon 在 127.0.0.1:<httpPort>（默认 18765）提供 JSON API，与 CLI 一一对应：

方法 路径	请求体（JSON，可空）	说明
GET /ping	—	{"ok":true,"version":"1.0.0","pid":…}
GET /status	—	同 status 命令
GET /ports	—	同 ports 命令
POST /open	{"port":"COM6","baud":115200,"dtr":0,"rts":0}（均可省）	同 open
POST /close	—	同 close
POST /send	{"text":"hi","nl":true} 或 {"hex":"0D0A"}	同 send
POST /clear	—	同 clear
POST /wait-idle	{"settle_ms":8000,"max_ms":30000,"first_timeout_ms":12000}（均可省）	同步阻塞至静默/首字节超时/整体超时才返回
POST /stop	—	关口后 daemon 退出（响应先于退出发出）

响应码：200 成功 / 400 领域错误（ok:false+error）/ 504 daemon 忙（命令 20s 未完成）/ 404 未知端点。

PowerShell 示例：

Invoke-RestMethod http://127.0.0.1:18765/status
Invoke-RestMethod -Method Post http://127.0.0.1:18765/send -Body '{"text":"ping"}'