使用Go多线程读取Arduino串口出现乱码的问题求助

你的问题核心不是Arduino无输出时的读取，而是多个goroutine同时操作同一个bufio.Scanner导致的线程安全问题——bufio.Scanner本身并不是线程安全的，多个协程同时调用Scan()会打乱它的内部缓冲区状态，直接导致数据解析混乱、出现乱码。

先看你的原代码：

func readFirstLine(scanner *bufio.Scanner, port *serial.Port){
    for scanner.Scan() {
        log.Printf("%q\n", scanner.Text())
    }
    time.Sleep(time.Duration(1)*time.Second)
}

func readSecondLine(scanner *bufio.Scanner, port *serial.Port){
    time.Sleep(time.Duration(1)*time.Second)
    for scanner.Scan() {
        log.Printf("%q\n", scanner.Text())
    }
}

func main() {
    usbRead := &serial.Config{Name: "COM5", Baud: 9600, ReadTimeout: 0}
    port, err := serial.OpenPort(usbRead)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    scanner := bufio.NewScanner(port)
    for true {
        go readFirstLine(scanner, port)
        go readSecondLine(scanner, port)
        time.Sleep(time.Duration(2)*time.Second)
    }
}

你预期的输出是完整的JSON格式数据：

{"temperature":[26,26],"humidity":[54.2,54.2],"sensor":"DHT22"}
{"temperature":[23.46041,23.46041],"sensor":"LM35DZ"}
{"blink":["true","true"],"actuator":"arduinoLED"}
{"temperature":[26,26],"humidity":[54.2,54.2],"sensor":"DHT22"}
{"temperature":[23.46041,23.46041],"sensor":"LM35DZ"}
{"blink":["true","true"],"actuator":"arduinoLED"}

但实际出现乱码，本质是多个协程同时抢占scanner的读取权限，导致缓冲区数据被拆分、重叠读取。

解决方法 #

正确的做法是用单个goroutine负责串口的读取工作，然后将读取到的完整行数据通过channel分发给其他需要处理的协程，这样既保证了串口读取的线程安全，也能实现多线程处理数据的需求。

修改后的代码示例：

import (
    "bufio"
    "log"
    "time"

    "github.com/tarm/serial"
)

// 处理读取到的串口数据的协程1
func processLine1(lineChan <-chan string) {
    for line := range lineChan {
        log.Printf("Processor 1 received: %q\n", line)
    }
}

// 处理读取到的串口数据的协程2
func processLine2(lineChan <-chan string) {
    for line := range lineChan {
        log.Printf("Processor 2 received: %q\n", line)
    }
}

// 单独的串口读取协程
func readSerial(port *serial.Port, lineChan chan<- string) {
    defer close(lineChan)
    scanner := bufio.NewScanner(port)
    // 如果你的JSON行可能超过默认缓冲区大小，可以调整缓冲区
    // buf := make([]byte, 1024)
    // scanner.Buffer(buf, bufio.MaxScanTokenSize)
    for scanner.Scan() {
        line := scanner.Text()
        lineChan <- line
    }
    if err := scanner.Err(); err != nil {
        log.Fatalf("Serial read error: %v", err)
    }
}

func main() {
    usbRead := &serial.Config{Name: "COM5", Baud: 9600, ReadTimeout: time.Second * 1} // 设置合理的读取超时
    port, err := serial.OpenPort(usbRead)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer port.Close()

    lineChan := make(chan string, 10) // 带缓冲的channel，避免阻塞读取

    // 启动处理协程
    go processLine1(lineChan)
    go processLine2(lineChan)

    // 启动串口读取协程
    readSerial(port, lineChan)
}

关键说明 #

1. 线程安全保障：单个协程负责串口读取，避免多个协程操作同一个bufio.Scanner，从根源上解决竞态条件导致的乱码。
2. 数据分发：通过channel将完整的行数据传递给处理协程，保证每个处理协程拿到的都是完整、正确的JSON数据。
3. 超时设置：给串口配置合理的ReadTimeout，避免读取协程无限阻塞在无数据的状态。
4. 缓冲区调整：如果你的JSON数据行较长，可以调整scanner.Buffer()的大小，避免因缓冲区不足导致的截断问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Melissa