【Python与Linux的USB信息获取对决】：跨平台兼容性分析

# 摘要
本文系统地探讨了在Python和Linux环境下获取USB信息的方法。首先，介绍了Linux下USB信息获取的基础知识，包括设备文件系统和命令行工具的使用。接着，详细阐述了Python环境下如何通过标准库和第三方库来获取USB设备信息，并对数据进行解析和表示。在此基础上，分析了跨平台兼容性问题，并提出了一些优化策略和最佳实践。最后，通过案例研究与实战演练展示了如何搭建移动设备USB调试环境和实现跨平台USB信息监控工具。本文为开发者提供了全面的技术指导，有助于提升USB信息获取和处理的效率和准确性。

# 关键字
Python；Linux；USB信息获取；设备文件系统；跨平台兼容性；性能优化

参考资源链接：[Python在Windows获取USB PID&VID：pyWin32解决方案](https://wenku.csdn.net/doc/6412b769be7fbd1778d4a33d?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. Python与Linux USB信息获取概述

在现代IT领域中，USB设备的管理和信息获取是日常工作中不可或缺的一部分。无论是在硬件调试、系统开发还是自动化运维过程中，都需要能够有效地查询和解析USB设备信息。特别是在Linux系统下，我们可以通过多种方式实现USB信息的获取。而在Python环境中，因其强大的跨平台特性和丰富的库支持，开发者可以更便捷地编写出满足不同场景需求的USB信息处理程序。

本章将概述Python与Linux环境下的USB信息获取，为后续章节中更为深入的命令行工具使用、编程方法应用以及跨平台兼容性分析等内容奠定基础。我们将探讨在Linux环境下，如何通过系统命令和编程方式来访问和管理USB设备信息，同时也会简要介绍Python在这方面的标准库与第三方库。这将为读者在处理USB信息时提供一个全面的视角和基础的工具使用技巧。

# 2. Linux下的USB信息获取

### 2.1 Linux设备文件系统

#### 2.1.1 设备文件的结构和类型

Linux系统采用设备文件系统（Device File System，devfs）将系统中的所有设备抽象为文件形式，从而简化了对硬件设备的操作和管理。设备文件分为两大类：字符设备（character device）和块设备（block device）。字符设备提供连续的数据流，应用程序可以顺序读取数据，每次一个或多个字符，例如键盘、鼠标。块设备则提供随机访问数据块的接口，如硬盘驱动器。

在`/dev`目录下，可以通过文件名的前缀识别设备类型：
- 字符设备：以`c`开头，如`/dev/ttyS0`（串行端口）。
- 块设备：以`b`开头，如`/dev/sda`（硬盘驱动器）。

USB设备通常属于字符设备，它们在`/dev`下的表示方式是`/dev/bus/usb/XXX/YYY`，其中`XXX`是USB总线号，`YYY`是该总线上的设备号。例如，`/dev/bus/usb/001/001`。

#### 2.1.2 USB设备在/dev下的表示

USB设备在`/dev`下的表示形式为一系列设备文件，这些设备文件与设备的实际接口相对应。每个USB设备都有一个或多个接口，每个接口由一个单独的设备文件表示。设备文件通过主设备号和次设备号来区分不同的设备和接口。

例如，一个USB打印机可能会有一个设备文件`/dev/usb/lp0`（假设为打印机的第一个接口）。如果需要访问该打印机的特定功能，可能还需要通过其他设备文件，如`/dev/usb/lp1`。

### 2.2 利用命令行工具获取USB信息

#### 2.2.1 lsusb工具的使用和输出解析

`lsusb`是一个命令行工具，用于列出USB总线和设备的信息。它通常作为`usbutils`包的一部分在大多数Linux发行版中提供。`lsusb`可以显示连接到系统的所有USB设备的信息，以及设备的类、子类、协议和供应商ID等详细信息。

使用`lsusb`的基本命令如下：

$ lsusb

执行后，输出信息可能如下：

Bus 002 Device 003: ID 1234:5678 SomeVendor ProductName
Bus 002 Device 002: ID 4321:0010 AnotherVendor AnotherProductName

每个条目包含了：
- 总线编号（Bus）
- 设备编号（Device）
- 厂商ID（ID）
- 设备ID（Product ID）
- 产品名称（ProductName）

还可以添加参数来获取更详细的信息，比如：

$ lsusb -v

这个命令会输出USB设备的详细配置信息，包括每个接口的详细信息。这有助于开发人员或系统管理员理解设备的具体工作方式。

#### 2.2.2 udevadm工具的使用和规则配置

`udev`是Linux内核的一部分，它负责管理设备文件的创建和删除。`udevadm`是与`udev`交互的管理工具，它可以用来查询设备信息，以及加载和卸载规则文件。通过`udevadm`，我们可以了解设备文件是如何被创建的，并且可以调试和修改设备的行为。

使用`udevadm`获取设备信息的基本命令如下：

$ udevadm info --query=all --name=/dev/bus/usb/002/002

此命令会输出指定设备文件的详细信息，包括但不限于设备的供应商ID、产品ID、设备的类、子类、协议等。

规则配置方面，`udev`允许我们为设备编写自定义规则，这些规则可以控制设备文件的权限、所有权、创建的设备文件名等。例如，创建一个规则文件`/etc/udev/rules.d/10-local.rules`，包含以下内容：

# Custom rule for my USB device
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="1234", ATTR{idProduct}=="5678", MODE="0666", GROUP="users"

这个规则意味着当发现一个USB设备，其供应商ID为`1234`，产品ID为`5678`时，创建设备文件的权限为0666，所有用户都可以访问。

### 2.3 编程方式获取USB信息

#### 2.3.1 Python中的subprocess模块调用

Python的`subprocess`模块允许运行外部程序并与之交互。通过这个模块，我们可以调用`lsusb`或`udevadm`等工具来获取USB设备信息。

以下是如何使用`subprocess`模块来调用`lsusb`并获取输出的示例代码：

import subprocess

# 调用lsusb命令并获取输出
process = subprocess.Popen(['lsusb'], stdout=subprocess.PIPE)
output = process.communicate()[0]
print(output.decode())

执行后，Python将输出`lsusb`命令的结果。通过这种方式，我们可以集成到Python脚本中，实现自动化处理USB设备信息。

#### 2.3.2 libusb库在Python中的封装和应用

`libusb`是一个跨平台的USB库，它提供了对USB设备的底层访问接口。在Python中，可以使用`libusb1`这个第三方库对`libusb`进行封装，从而在Python程序中直接与USB设备进行通信。

首先需要安装`libusb1`：

$ pip install libusb1

下面是一个使用`libusb1`库列出系统USB设备的简单例子：

import usb.core
import usb.util

# 查找所有USB设备
devs = usb.core.find(find_all=True)

for dev in devs:
    print('Device-detected:', dev)
    # 打印设备信息
    print('VendorID:', dev.i