引言

對(duì)于嵌入式設(shè)備，串口可謂是最常用的接口。在裸機(jī)編程中，串口通常用于輸出程序的運(yùn)行或調(diào)試信息；在嵌入式操作系統(tǒng)中，串口通常會(huì)作為系統(tǒng)的控制臺(tái)接口。

如果掌握了Python操作串口的方法，那我們就可以利用Python強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，快速開(kāi)發(fā)出許多好用的工具。

串口的基本操作

在使用 Python 之前，我們先回想一下平時(shí)我們是如何使用串口的。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，無(wú)非就是下面幾個(gè)步驟：

首先，我們需要確定要使用的串口號(hào)。

其次，配置波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位、DTR/DSR、RTS/CTS 和 XON/XOFF。

第三，打開(kāi)串口。

第四，收發(fā)數(shù)據(jù)。

第五，關(guān)閉串口。

接下來(lái)，我們就來(lái)研究下用 Python 怎么實(shí)現(xiàn)上面的這些步驟。

初識(shí) pySerial

pySerial 是 Python 中用于操作串口的第三方模塊，它支持 Windows、Linux、OSX、BSD等多個(gè)平臺(tái)。

如果要使用 pySerial 模塊，首先必須保證 Python 版本高于 Python 2.7 或者 Python 3.4。

另外，如果你是用的是 Windows 系統(tǒng)，那必須使用 Win7 及以上的版本。

pySerial 的安裝很簡(jiǎn)單，只需要執(zhí)行一條命令：pip install pyserial安裝完成后，只需要在 Python 代碼中使用 import serial 語(yǔ)句導(dǎo)入該模塊即可。

確定串口號(hào)

import serial
import serial.tools.list_ports
# 獲取所有串口設(shè)備實(shí)例。
# 如果沒(méi)找到串口設(shè)備，則輸出：“無(wú)串口設(shè)備?！?
# 如果找到串口設(shè)備，則依次輸出每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的串口號(hào)和描述信息。
ports_list = list(serial.tools.list_ports.comports())
if len(ports_list) <= 0:
    print("無(wú)串口設(shè)備。")
else:
    print("可用的串口設(shè)備如下：")
    for comport in ports_list:
        print(list(comport)[0], list(comport)[1])

運(yùn)行結(jié)果：

可用的串口設(shè)備如下：
COM4 藍(lán)牙鏈接上的標(biāo)準(zhǔn)串行 (COM4)
COM6 藍(lán)牙鏈接上的標(biāo)準(zhǔn)串行 (COM6)
COM5 藍(lán)牙鏈接上的標(biāo)準(zhǔn)串行 (COM5)
COM18 Prolific PL2303GT USB Serial COM Port (COM18)
COM17 Prolific USB-to-Serial Comm Port (COM17)
COM3 藍(lán)牙鏈接上的標(biāo)準(zhǔn)串行 (COM3)

配置串口 & 打開(kāi)串口

pySerial 配置和打開(kāi)串口有兩種方式：

• 第一種方式是在調(diào)用函數(shù)接口打開(kāi)串口時(shí)傳入配置參數(shù)
• 第二種方式是先配置參數(shù)，然后再打開(kāi)串口

這兩種方式操作的效果一樣，此處我們只介紹第一種。

# 方式1：調(diào)用函數(shù)接口打開(kāi)串口時(shí)傳入配置參數(shù)
import serial
ser = serial.Serial("COM17", 115200)    # 打開(kāi)COM17，將波特率配置為115200，其余參數(shù)使用默認(rèn)值
if ser.isOpen():                        # 判斷串口是否成功打開(kāi)
    print("打開(kāi)串口成功。")
    print(ser.name)    # 輸出串口號(hào)
else:
    print("打開(kāi)串口失敗。")
 

在使用 serial.Serial() 創(chuàng)建串口實(shí)例時(shí)，可以傳入的參數(shù)很多，常用的參數(shù)如下（默認(rèn)值用紅色標(biāo)記）：

• port- 串口設(shè)備名或 None。
• baudrate - 波特率，可以是50, 75, 110, 134, 150, 200, 300, 600, 1200, 1800, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 500000, 576000, 921600, 1000000, 1152000, 1500000, 2000000, 2500000, 3000000, 3500000, 4000000。
• bytesize - 數(shù)據(jù)位，可取值為：FIVEBITS, SIXBITS, SEVENBITS, EIGHTBITS。
• parity - 校驗(yàn)位，可取值為：PARITY_NONE, PARITY_EVEN, PARITY_ODD, PARITY_MARK, PARITY_SPACE。
• stopbits - 停止位，可取值為：STOPBITS_ONE, STOPBITS_ONE_POINT_FIVE, STOPBITS_TOW。
• xonxoff - 軟件流控，可取值為 True, False。
• rtscts - 硬件（RTS/CTS）流控，可取值為 True, False。
• dsr/dtr - 硬件（DSR/DTR）流控，可取值為 True, False。
• timeout - 讀超時(shí)時(shí)間，可取值為 None, 0 或者其他具體數(shù)值（支持小數(shù)）。當(dāng)設(shè)置為 None 時(shí)，表示阻塞式讀取，一直讀到期望的所有數(shù)據(jù)才返回；當(dāng)設(shè)置為 0 時(shí)，表示非阻塞式讀取，無(wú)論讀取到多少數(shù)據(jù)都立即返回；當(dāng)設(shè)置為其他數(shù)值時(shí)，表示設(shè)置具體的超時(shí)時(shí)間（以秒為單位），如果在該時(shí)間內(nèi)沒(méi)有讀取到所有數(shù)據(jù)，則直接返回。
• write_timeout: 寫(xiě)超時(shí)時(shí)間，可取值為 None, 0 或者其他具體數(shù)值（支持小數(shù)）。參數(shù)值起到的效果參考 timeout 參數(shù)。

import serial
# 打開(kāi) COM17，將波特率配置為115200，數(shù)據(jù)位為7，停止位為2，無(wú)校驗(yàn)位，讀超時(shí)時(shí)間為0.5秒。
ser = serial.Serial(port="COM17",
                    baudrate=115200,
                    bytesize=serial.SEVENBITS,
                    parity=serial.PARITY_NONE,
                    stopbits=serial.STOPBITS_TWO,
                    timeout=0.5) 

關(guān)閉串口

關(guān)閉串口很簡(jiǎn)單，直接調(diào)用 close() 方法即可。

import serial
ser = serial.Serial("COM17", 115200)    # 打開(kāi) COM17，將波特率配置為115200，其余參數(shù)使用默認(rèn)值
if ser.isOpen():                        # 判斷串口是否成功打開(kāi)
    print("打開(kāi)串口成功。")
else:
    print("打開(kāi)串口失敗。")
ser.close()
if ser.isOpen():                        # 判斷串口是否關(guān)閉
    print("串口未關(guān)閉。")
else:
    print("串口已關(guān)閉。")

發(fā)送數(shù)據(jù) write()

關(guān)于write() 方法，需要了解如下幾點(diǎn)：

① write() 方法只能發(fā)送 bytes 類(lèi)型的數(shù)據(jù)，所以需要對(duì)字符串進(jìn)行 encode 編碼。

② write() 方法執(zhí)行完成后，會(huì)將發(fā)送的字節(jié)數(shù)作為返回值。

③ 在打開(kāi)串口時(shí)，可以為 write() 方法配置超時(shí)時(shí)間

import serial
# 打開(kāi) COM17，將波特率配置為115200.
ser = serial.Serial(port="COM17", baudrate=115200)
# 串口發(fā)送 ABCDEFG，并輸出發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
write_len = ser.write("ABCDEFG".encode('utf-8'))
print("串口發(fā)出{}個(gè)字節(jié)。".format(write_len))
ser.close()

讀取數(shù)據(jù) read()

關(guān)于 read() 方法，需要了解如下幾點(diǎn)：

① read() 方法默認(rèn)一次讀取一個(gè)字節(jié)，可以通過(guò)傳入?yún)?shù)指定每次讀取的字節(jié)數(shù)。

② read() 方法會(huì)將讀取的內(nèi)容作為返回值，類(lèi)型為 bytes。

③ 在打開(kāi)串口時(shí)，可以為 read() 方法配置超時(shí)時(shí)間。

import serial
# 打開(kāi) COM17，將波特率配置為115200, 讀超時(shí)時(shí)間為1秒
ser = serial.Serial(port="COM17", baudrate=115200, timeout=1)
# 讀取串口輸入信息并輸出。
while True:
    com_input = ser.read(10)
    if com_input:   # 如果讀取結(jié)果非空，則輸出
        print(com_input)
ser.close()

總結(jié)

以上就是對(duì) pySerial 模塊使用方法的簡(jiǎn)單總結(jié)，如果想要了解更多 pySerial 細(xì)節(jié)，可以參考 pySerial官方文檔。

這些僅為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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