用python3如何做串口通讯数据采集

用Python3如何做串口通讯数据采集

用Python3进行串口通讯数据采集，可以通过安装pyserial库、设置串口参数、读取数据、处理数据、保存数据。接下来，我们将详细描述每一个步骤，并提供一些专业经验见解，以帮助您在实际应用中更加高效地实现串口通讯数据采集。

一、安装与配置pyserial库

Python中最常用的串口通讯库是pyserial。首先，我们需要安装这个库。您可以通过pip命令来安装：

pip install pyserial

安装完成后，我们可以开始配置串口参数。确保您已经知道串口设备的端口号（如COM3或/dev/ttyUSB0）和波特率（如9600）。

二、设置串口参数

在配置串口通讯前，我们需要了解一些基本参数：端口号、波特率、超时设置。我们可以通过以下代码来设置这些参数：

import serial
初始化串口
ser = serial.Serial(
    port='/dev/ttyUSB0',  # 替换为您的端口
    baudrate=9600,
    timeout=1  # 超时时间为1秒
)
检查串口是否打开
if ser.is_open:
    print("串口已打开")
else:
    print("串口未打开")

经验见解：在设置串口时，务必确保串口参数与设备的设置一致，否则会导致通讯失败。特别是波特率、数据位、停止位和校验方式。

三、读取数据

读取数据是串口通讯的核心部分。pyserial提供了多种读取数据的方法，包括read(), readline()等。以下是一个读取数据的示例：

# 读取10个字节的数据
data = ser.read(10)
print(data)
读取一行数据
line = ser.readline()
print(line.decode('utf-8'))  # 解码为字符串

经验见解：在读取数据时，建议使用readline()方法读取一整行数据，这样可以避免数据截断问题。同时，注意数据的编码和解码，确保数据读取后能够正确解析。

四、处理数据

读取到的数据通常是字节流，需要根据实际应用进行处理。例如，将读取的传感器数据转换为数值、处理字符串等：

line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
假设数据格式为 "temperature:25.5"
if "temperature" in line:
    temperature = float(line.split(":")[1])
    print(f"温度: {temperature}°C")

经验见解：在处理数据时，务必进行异常处理，防止因数据格式错误导致程序崩溃。可以使用try-except语句捕获异常，并做相应处理。

五、保存数据

为了后续分析，我们通常需要将采集到的数据保存到文件或数据库中。以下是保存数据到文件的示例：

with open("data.txt", "a") as file:
    while True:
        line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
        file.write(line + "\n")
        print(f"保存数据: {line}")

经验见解：在保存数据时，建议使用追加模式（"a"）打开文件，这样可以持续保存新数据。同时，定期检查文件大小，防止文件过大导致系统性能下降。

六、异常处理与调试

在实际应用中，串口通讯可能会遇到各种问题，如串口被占用、数据丢失等。我们需要进行异常处理和调试：

try:
    ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
except serial.SerialException as e:
    print(f"串口错误: {e}")
try:
    while True:
        line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
        print(line)
except KeyboardInterrupt:
    print("程序终止")
finally:
    ser.close()

经验见解：在调试过程中，可以使用串口调试助手（如Serial Monitor）查看实际数据，帮助定位问题。同时，确保程序终止时关闭串口，释放资源。

七、实战案例

为了更好地理解串口通讯数据采集的过程，我们来看一个实战案例，假设我们需要采集温湿度传感器的数据，并保存到CSV文件中：

import serial
import csv
import time
初始化串口
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
打开CSV文件
with open("sensor_data.csv", "w", newline='') as csvfile:
    fieldnames = ['timestamp', 'temperature', 'humidity']
    writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=fieldnames)
    writer.writeheader()
    try:
        while True:
            line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            if line:
                # 假设数据格式为 "temp:25.5,hum:60"
                data = line.split(',')
                temp = float(data[0].split(':')[1])
                hum = float(data[1].split(':')[1])
                timestamp = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
                writer.writerow({'timestamp': timestamp, 'temperature': temp, 'humidity': hum})
                print(f"保存数据: {timestamp}, Temp: {temp}°C, Hum: {hum}%")
    except KeyboardInterrupt:
        print("程序终止")
    finally:
        ser.close()