在当今的硬件编程与物联网开发领域，通过 Python 与外部 USB 设备进行通信是一项非常实用且令人兴奋的技能。你是否曾经想过通过 Python 脚本来读取传感器的数据、控制你的 Arduino 设备，或者是与定制的 USB 硬件进行交互？如果答案是肯定的，那么 PyUSB 库正是你手中的那把钥匙。
然而，对于许多刚接触硬件开发的 MacOS 用户来说，安装和配置 PyUSB 往往不是一帆风顺的。相比于简单的软件库，涉及到系统底层硬件驱动的安装总会遇到一些特有的挑战。在这篇文章中，我们将作为你的技术向导，深入探讨如何在 MacOS 上顺利安装 PyUSB。我们不仅会涵盖基础的安装步骤，还会深入讲解如何验证安装、处理权限问题以及如何编写第一个 USB 通信程序。让我们开始这段探索硬件交互世界的旅程吧！
准备工作：检查你的开发环境
在开始安装 PyUSB 之前，我们需要确保你的 MacOS 开发环境已经准备就绪。Python 虽然在 MacOS 上通常是预装的，但我们强烈建议使用最新的 Python 3 版本进行开发，以确保最佳的兼容性和功能支持。
首先，让我们打开终端，检查系统当前安装的 Python 和 pip 版本。打开终端（你可以通过按 Command + 空格 并输入“Terminal”来找到它），然后输入以下命令：
# 检查 Python 版本
python3 --version
# 检查 pip 包管理器版本
pip3 --version
如果终端返回了类似 INLINECODEfb28eaa3 和 INLINECODEbadf54be 的信息，那么恭喜你，基础环境已经就绪。如果系统提示“command not found”，你需要先从 Python 官网安装 Python 或使用 Homebrew 进行安装。为了避免后续安装过程中出现依赖冲突或版本过旧的错误，我们建议先升级 pip 到最新版本：
# 升级 pip 到最新版本，这是一个良好的开发习惯
pip3 install --upgrade pip
方法 1：使用 pip 安装 PyUSB（推荐）
对于大多数开发者来说，使用 pip（Python 的标准包管理器）是安装第三方库最直接、最高效的方法。它能自动处理依赖关系，并将库安装到正确的 Python 目录中。
让我们直接执行以下核心命令来安装 PyUSB：
# 使用 pip3 安装 pyusb 包
pip3 install pyusb
执行该命令后，你会看到终端显示下载进度和安装信息。当看到 INLINECODEe24beb3a 的提示时，说明库已经成功添加到了你的 Python 环境中。这个方法的优点在于更新和维护非常方便，你随时可以通过 INLINECODEc3324f36 来获取最新版本。
方法 2：使用源码安装 PyUSB（进阶）
虽然 pip 安装非常便捷，但在某些特定场景下，例如你需要测试某个特定的开发版本，或者你的网络环境无法直接访问 PyPI，从源代码编译安装就显得尤为重要。这种方法能让你更深入地了解库的构建过程。
第一步：获取源代码
我们需要从 Python Package Index (PyPI) 下载最新的源码包。你可以使用浏览器下载，也可以像专业开发者一样使用 curl 命令直接在终端下载。
# 下载 PyUSB 源代码压缩包
curl https://files.pythonhosted.org/packages/d9/6e/433a5614132576289b8643fe598dd5d51b16e130fd591564be952e15bb45/pyusb-1.2.1.tar.gz > pyusb.tar.gz
第二步：解压文件
下载完成后，我们需要解压这个 .tar.gz 文件。
# 解压下载的压缩包
# -x 表示解压，-z 表示处理 gzip 压缩，-v 表示显示详细过程，-f 指定文件名
tar -xzvf pyusb.tar.gz
第三步：编译与安装
解压后，进入生成的文件夹，并运行 Python 的安装脚本。这个过程会将库文件编译并复制到你的 Python 的 site-packages 目录中。
# 进入解压后的目录
# 注意：具体目录名可能随版本更新而变化，请使用 Tab 键自动补全
cd pyusb-1.2.1
# 运行安装脚本
# setup.py 是 Python 项目的标准安装配置文件
python3 setup.py install
验证安装：编写你的第一个 USB 探测脚本
安装完成后，最激动人心的时刻莫过于验证它是否真的能工作了。我们不仅要确认没有报错，还要确保它能够调用系统的 USB 接口。
让我们打开 Python 交互式终端，尝试导入核心模块：
# 在终端输入 python3 进入交互模式
python3
然后在 Python 提示符（>>>）下输入以下代码：
# 导入 PyUSB 的核心模块
import usb.core
import usb.util
# 如果没有抛出 ImportError 或 AttributeError，说明安装成功
print("PyUSB 导入成功！")
如果你看到了成功的打印信息，那么恭喜！但这仅仅是开始。让我们来看一个更实际的例子：如何列出当前连接到你的 Mac 的所有 USB 设备。
#### 实战示例 1：枚举所有 USB 设备
在实际开发中，知道如何获取设备列表是调试的第一步。我们可以通过遍历 usb.core.find() 函数来实现这一点。
#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import usb.core
import usb.util
# 查找所有连接的设备
# find(find_all=True) 会返回一个包含所有设备的迭代器
devices = usb.core.find(find_all=True)
# 如果没有找到设备，给出提示
if devices is None:
print("未找到任何 USB 设备。")
else:
print(f"找到 {len(list(devices))} 个 USB 设备：")
# 重新获取迭代器，因为上面已经遍历过了
for device in usb.core.find(find_all=True):
print(f"- 设备 ID: {hex(device.idVendor)}:{hex(device.idProduct)}")
print(f" 厂商: {usb.util.get_string(device, device.iManufacturer)}")
print(f" 产品: {usb.util.get_string(device, device.iProduct)}")
print("-" * 20)
这段代码在做什么？
-
usb.core.find(find_all=True): 这是一个强大的函数，它告诉系统扫描所有 USB 总线并返回每一个设备的句柄。默认情况下，它只返回第一个匹配的设备。 - INLINECODEe244d38d 和 INLINECODEf2e8e99b: 每个USB设备都有唯一的供应商ID（VID）和产品ID（PID），这是我们识别特定设备的关键。
-
usb.util.get_string: USB 设备会返回描述符字节，这个函数帮我们将这些字节解析成人类可读的字符串（比如“Apple Inc.”或“Keyboard”）。
MacOS 特有的挑战与解决方案（重要）
如果你直接运行上面的代码，在 MacOS 上很可能会遇到一个常见错误：ValueError: No backend available 或权限被拒绝的错误。
问题原因：
MacOS（尤其是 Catalina 及之后的版本）有严格的安全机制。当你的 Python 脚本尝试直接与 USB 硬件通信时，它通常需要 Root 权限，或者底层后端库没有正确链接。
解决方案 1：使用 Sudo 运行（快速但非长久之计）
你可以尝试使用 sudo 命令来以超级用户权限运行脚本：
# 使用 sudo 提升权限运行脚本
sudo python3 your_script.py
解决方案 2：配置 Homebrew 的 libusb（最佳实践）
如果你是通过 Homebrew 安装 Python 的，最优雅的方式是确保 PyUSB 链接到 Homebrew 提供的 INLINECODEe471794e 库。PyUSB 是一个前端封装，它依赖底层的 C 语言库（如 INLINECODE571a2a43）来工作。
- 安装
libusb:
brew install libusb
进阶实战：如何与特定设备通信
了解了如何列举设备后，让我们尝试编写一个寻找特定设备的函数。这在编写驱动程序或自动化脚本时非常有用。
#### 实战示例 2：查找特定设备
假设我们正在开发一个需要与特定厂商 ID 和产品 ID 通信的应用。
import usb.core
import usb.util
def find_my_device(vendor_id, product_id):
"""
根据 VID 和 PID 查找特定的 USB 设备。
"""
# 查找设备
device = usb.core.find(idVendor=vendor_id, idProduct=product_id)
if device is None:
raise ValueError("设备未找到")
# 在 MacOS 上，有时我们需要先卸载内核驱动程序，
# 这通常是为了防止操作系统独占该设备。
# 如果系统提示“Resource busy”，可以尝试以下代码：
try:
# 检查设备是否被内核驱动占用
if device.is_kernel_driver_active(0):
print("正在卸载内核驱动...")
device.detach_kernel_driver(0)
print("内核驱动已卸载。")
except Exception as e:
print(f"无需卸载驱动或操作失败: {e}")
# 设置配置
# 设备必须被配置才能进行数据传输
device.set_configuration()
print("设备已连接并配置好！")
return device
# 示例用法（请替换为你设备的实际 ID）
# try:
# dev = find_my_device(0x1234, 0x5678)
# print(f"成功连接到设备: {dev}")
# except ValueError as e:
# print(e)
常见错误排查清单
在开发过程中，遇到错误是常态。这里我们列出了一些在 MacOS 上使用 PyUSB 时最常见的问题及其修复方法。
-
ImportError: No module named usb
* 原因：Python 版本混淆。你可能在 INLINECODE2c4ade24 时使用了 Python 3，但在运行脚本时使用了 INLINECODE052f7e1e (Python 2)。
* 修复：始终使用 INLINECODEae320a14 安装，并使用 INLINECODE393e3a47 运行脚本。
-
usb.core.USBError: [Errno 13] Access denied (insufficient permissions)
* 原因：当前用户没有访问 /dev/bus/usb/ 设备文件的权限。
* 修复：检查是否安装了正确的驱动。如果是自定义设备，可能需要编写一个 MacOS 的 INLINECODE0a6604bc 或使用简单的 INLINECODEae821bf3 运行脚本（仅限开发阶段）。
- Backend not available
* 原因：缺少底层的 libusb-1.0 动态库。
* 修复：确保已安装 brew install libusb。
性能优化与最佳实践
在处理 USB 数据传输时，为了保证数据的高效性和稳定性，请记住以下几点：
- 超时设置：当你读取或写入数据时，永远设置一个合理的超时时间。防止因为设备无响应而导致整个程序挂起。
# 设置读取超时为 1000 毫秒（1秒）
data = device.read(endpoint, size, timeout=1000)
- 批量操作：如果你需要发送大量数据，尽量将数据分块打包发送，而不是一个字节一个字节地发送，这样可以减少 USB 总线的开销。
- 资源释放：当你的程序退出或不再需要设备时，使用
usb.util.dispose_resources(device)来确保释放系统资源。这在长时间运行的服务中尤为重要。
总结
在 MacOS 上安装和使用 PyUSB 虽然涉及到底层系统的交互，可能比安装普通的 Python 库稍微复杂一些，但只要掌握了环境配置和权限管理的技巧，它就为你打开了通往硬件控制的大门。
在这篇文章中，我们从零开始，学习了如何使用 pip 和源码两种方式安装 PyUSB，如何解决 MacOS 特有的权限和后端问题，并编写了能够枚举设备、查找特定设备的实际代码示例。你现在拥有了足够的知识来开始你的硬件交互项目了！
接下来，你可以尝试：
- 找一个你手头的 USB 设备（如鼠标、U盘），尝试用 Python 读取它的描述符信息。
- 探索更多关于 USB 协议的知识，比如端点和接口的区别。
- 结合
asyncio编写异步的 USB 数据采集程序。
祝你在硬件编程的道路上探索愉快！如果你在实操中遇到任何问题，别忘了检查终端的错误日志，那是你最好的老师。