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虚拟机使用物理机USB转串口教程
将物理机的USB转串口设备通过虚拟机设置重定向到虚拟机内，使虚拟机操作系统能够直接访问该串口设备。
物理机USB转串口设备传入虚拟机使用指南
应用场景与原理
当开发人员需在虚拟机（VM）中调试嵌入式设备（如路由器、单片机）时，常需将物理机的USB转串口设备（如CH340、CP2102芯片）接入虚拟机，原理是通过USB直通（Passthrough）技术，由虚拟机监控程序（如VMware、VirtualBox）接管物理USB设备,使虚拟机直接与串口通信。
准备工作
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硬件清单
- USB转串口适配器（如FTDI、PL2303、CH340）
- 目标设备（开发板、工控机等）
- USB数据线（确保无损坏）
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软件要求
- 虚拟机平台：VMware Workstation Pro（≥v16）或 VirtualBox（≥v6.1）
- 操作系统：
- 物理机：Windows 10/11 或 Linux（需内核≥5.4）
- 虚拟机：Linux（推荐Ubuntu 22.04）或 Windows 10
- 驱动：
- 物理机安装USB转串口驱动（根据芯片型号选择）
- 虚拟机安装
usbutils（Linux）或对应串口工具（如PuTTY、Tera Term）
操作步骤（以VMware为例）
步骤1：物理机配置
- 连接USB转串口设备至物理机，确认设备管理器识别到COM端口（Windows）或
/dev/ttyUSB0（Linux）。 - 关闭虚拟机，禁用物理机串口占用：
- Windows：设备管理器 → 端口 → 右键禁用COM端口
- Linux：执行
sudo rmmod ftdi_sio（针对FTDI芯片）
步骤2：虚拟机设置
-
打开VMware，选择虚拟机 → 编辑设置 → 添加USB控制器（若不存在）。
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添加USB设备：
- 选择 USB 3.0/3.1 控制器（兼容性最佳）
- 勾选 “显示所有USB输入设备” → 选择你的串口适配器（如 Future Technology Devices FT232R）
（图示：勾选设备并保存）
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启动虚拟机，进入系统后检查设备：
- Linux虚拟机：
lsusb | grep FTDI # 确认设备ID dmesg | grep tty # 查看分配的串口（如/dev/ttyUSB0）
- Windows虚拟机：
设备管理器 → 端口 → 应显示新COM口（如COM3）。
- Linux虚拟机：
步骤3：串口通信测试
- 安装串口工具：
- Linux：
sudo apt install minicom - Windows：下载PuTTY
- Linux：
- 连接目标设备：
minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200 # Linux示例（波特率按需修改）
- 发送测试指令（如
AT），确认目标设备响应。
VirtualBox特殊配置
- 安装扩展包：
下载Oracle VM VirtualBox Extension Pack并安装（启用USB 2.0/3.0支持）。 - 添加USB筛选器：
- 虚拟机设置 → USB → 点击 图标 → 选择你的串口设备。
- 勾选 “启用USB控制器” 和 “启用EHCI控制器”。
常见问题解决
| 问题现象 | 解决方案 |
|---|---|
| 虚拟机无法识别USB设备 | 检查物理机驱动 重启虚拟机服务（ sudo systemctl restart vboxdrv） |
| 串口数据乱码/断连 | 确认波特率/校验位一致 更换USB线缆（避免供电不足） |
| 设备被物理机抢占 | 关闭物理机串口调试软件 VMware中勾选 “连接后断开与主机的连接” |
安全与优化建议
- 权限问题（Linux）：
将用户加入dialout组避免sudo操作：sudo usermod -aG dialout $USER
- 持久化配置：
创建udev规则固定串口名称（避免重启后/dev/ttyUSB*变化）：echo 'SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="0403", SYMLINK+="tty_mydevice"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules - 虚拟机性能：
分配足够CPU资源（≥2核心）避免数据延迟。
引用说明
- VMware USB设备直通文档：VMware Docs
- Linux串口调试工具：Minicom指南
- USB芯片驱动下载：Silicon Labs 基于实际测试环境（VMware Workstation 17 + Ubuntu 22.04）验证，适用于主流开发场景。*
通过以上步骤，可稳定实现物理机与虚拟机间的串口通信，若遇复杂问题，建议查阅芯片厂商数据手册或社区论坛（如Stack Overflow）。
