python 如何操作串口读写

Python操作串口读写是通过使用pySerial库来实现的。要在Python中操作串口进行读写，首先需要安装并导入pySerial库、配置串口参数、通过串口进行数据读写。其中，配置串口参数是实现正确通信的关键。下面我们将详细讨论如何使用Python进行串口的读写操作。

一、安装和导入pySerial库

在开始进行串口操作之前，首先需要安装pySerial库。pySerial是一个Python库，用于在Python环境中进行串口通信。可以通过以下命令进行安装：

pip install pyserial

安装完成后，在你的Python脚本中导入serial模块：

import serial

二、配置串口参数

在使用串口进行通信时，必须正确配置串口参数。这些参数包括波特率、数据位、停止位和校验位等。下面是一些常用的串口参数配置：

波特率（Baud rate）：表示每秒钟传输的比特数。常见的波特率有9600、19200、38400、57600、115200等。
数据位（Data bits）：表示每个字符的位数，通常是8位。
停止位（Stop bits）：表示每个字符的结束位，通常是1位或2位。
校验位（Parity bit）：用于错误检测，常见的有无校验（None）、奇校验（Odd）、偶校验（Even）。

在Python中，可以通过以下方式配置串口参数：

ser = serial.Serial(
    port='COM3',        # 串口号，根据实际情况设置
    baudrate=9600,      # 波特率
    bytesize=serial.EIGHTBITS, # 数据位
    parity=serial.PARITY_NONE, # 校验位
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE, # 停止位
    timeout=1           # 超时时间
)

三、串口读写操作

一旦串口参数配置完毕，就可以进行串口的读写操作。

1. 串口写操作

将数据写入串口可以使用write方法。需要注意的是，写入的数据必须是字节类型。

data_to_send = 'Hello, Serial Port!'
ser.write(data_to_send.encode('utf-8'))  # 将字符串编码为字节并发送

2. 串口读操作

从串口读取数据可以使用read或readline方法。read方法读取固定长度的数据，而readline方法则读取一行数据，直到换行符为止。

received_data = ser.readline().decode('utf-8').strip()  # 读取一行并解码为字符串
print(f'Received: {received_data}')

四、异常处理和资源管理

在进行串口操作时，务必注意异常处理和资源管理，确保在程序结束时关闭串口连接以释放资源。

1. 异常处理

在进行串口操作时可能会遇到各种异常，例如串口未打开、读写超时等。因此，需要使用try-except块进行捕获和处理。

try:
    ser.open()  # 打开串口
    ser.write(b'Hello')  # 尝试写入数据
except serial.SerialException as e:
    print(f'Serial error: {e}')
finally:
    ser.close()  # 确保串口关闭

2. 上下文管理

利用Python的上下文管理器（with语句）可以更方便地管理串口资源，确保在使用完毕后自动关闭串口。

with serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1) as ser:
    ser.write(b'Hello')  # 发送数据
    line = ser.readline()  # 读取数据
    print(line.decode('utf-8'))  # 打印接收到的数据

五、实用技巧与高级应用

在实际应用中，串口通信可能会涉及到更复杂的情况，例如多线程、异步IO、协议解析等。以下是一些实用技巧与高级应用场景。

1. 多线程与串口通信

在某些情况下，可能需要同时进行数据的发送和接收，此时可以使用多线程来处理：

import threading
def read_from_port(ser):
    while True:
        data = ser.readline().decode('utf-8').strip()
        print(f'Received: {data}')
def write_to_port(ser, data):
    ser.write(data.encode('utf-8'))
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
read_thread = threading.Thread(target=read_from_port, args=(ser,))
read_thread.start()
write_to_port(ser, 'Hello from thread!')

2. 异步IO与串口通信

对于更高效的I/O操作，可以使用Python的异步IO库（如asyncio）来处理串口通信。不过，由于pySerial本身不直接支持异步操作，通常需要借助第三方库（如aiofiles或自定义异步逻辑）。

3. 协议解析与数据处理

在串口通信中，数据通常是按照某种协议格式进行传输的。因此，需要对接收到的数据进行解析。例如，对于以换行符分隔的CSV格式数据，可以使用csv库进行解析：

import csv
from io import StringIO
data = "name,age,gender\nJohn,30,male\n"
csv_reader = csv.DictReader(StringIO(data))
for row in csv_reader:
    print(row)