python - serial communication（串口通信）

由于测试工作的需要，在C端产品上经常使用串口进行通信，而测试脚本大部分时候又采用python编写，于是就不得不了解并熟悉python下的串口通信实现方法了，整理如下以备随时使用：

一、说明

pyserial封装了python环境下对串口的访问，其兼容各种平台，并有统一的 *** 作接口。通过python属性访问串口设置，并可对串口的各种配置参数(如串口名，波特率、停止校验位、流控、超时等等)做修改，再进行串口通信的类与接口封装后，非常方便地被调用和移植。

二、模块安装

pip insatll pyserial

三、初始化与参数说明

import serial

ser = serialSerial('COM3', 115200, timeout=05, )

下面看看 serialSerial 原生类

四、不同平台下初始化

ser=serialSerial("/dev/ttyUSB0",9600,timeout=05)#使用USB连接串行口ser=serialSerial("/dev/ttyAMA0",9600,timeout=05)#使用树莓派的GPIO口连接串行口ser=serialSerial(1,9600,timeout=05)#winsows系统使用COM1口连接串行口ser=serialSerial("COM1",9600,timeout=05)#winsows系统使用COM1口连接串行口ser=serialSerial("/dev/ttyS1",9600,timeout=05)#Linux系统使用COM1口连接串行口

五、串口属性

sername #串口名称

serport #端口号

serbaudrate #波特率

serbytesize #字节大小

serparity #校验位N－无校验，E－偶校验，O－奇校验

serstopbits #停止位

sertimeout #读超时设置

serwriteTimeout #写超时

serxonxoff #软件流控

serrtscts #硬件流控

serdsrdtr #硬件流控

serinterCharTimeout #字符间隔超时 

六、串口常用方法

isOpen()：查看端口是否被打开。

open() ：打开端口‘。

close()：关闭端口。

read(size=1)：从端口读字节数据。默认1个字节。

read_all():从端口接收全部数据。

write(data)：向端口写数据。

readline()：读一行数据。

readlines()：读多行数据。

in_waiting()：返回输入缓存中的字节数。

out_waiting()：返回输出缓存中的字节数。

flush()：等待所有数据写出。

flushInput()：丢弃接收缓存中的所有数据。

flushOutput()：终止当前写 *** 作，并丢弃发送缓存中的数据。

sendBreadk(duration=025)：发送BREAK条件，并于duration时间之后返回IDLE

setBreak(level=True)：根据level设置break条件。

setRTS(level=True)：设置请求发送(RTS)的控制信号

setDTR(level=True)：设置数据终端准备就绪的控制信号

七、类与接口封装

import time

import serial

import serialtoolslist_ports

# 串口 *** 作类

class serialCommunication(object):

    def __init__(self, port, bps, timeout):# 可配置更多参数

        port_list =selfshow_usable_com()

        if len(port_list) >0:

            if portnot in port_list:

                selfport = port_list[0]

            else:

                selfport = port

        else:

            print("no usable serial, please plugin your serial board")

            return

        selfbps = bps

        selftimeout = timeout

        try:

            # 初始化串口，并得到串口对象，根据需要可拓展更多参数

            selfser = serialSerial(selfport, selfbps, 8, 'N', 1, timeout=selftimeout, write_timeout=selftimeout)

        except Exception as e:# 抛出异常

            print("Exception={}"format(e))

    # 显示可用串口列表

    @staticmethod

    def show_usable_com():

        serialport_list = []

        portInfo_list =list(serialtoolslist_portscomports())

        if len(portInfo_list) <=0:

            print("can not find any serial port!")

        else:

            print(portInfo_list)

            for i in range(len(portInfo_list)):

                plist =list(portInfo_list[i])

                print(plist)

                serialport_listappend(plist[0])

            print(serialport_list)

            return serialport_list

# 输出串口基本信息

    def serial_infor(self):

        print(selfsername)# 设备名字

        print(selfserport)# 读或者写端口

        print(selfserbaudrate)# 波特率

        print(selfserbytesize)# 字节大小

        print(selfserparity)# 校验位

        print(selfserstopbits)# 停止位

        print(selfsertimeout)# 读超时设置

        print(selfserwriteTimeout)# 写超时

        print(selfserxonxoff)# 软件流控

        print(selfserrtscts)# 软件流控

        print(selfserdsrdtr)# 硬件流控

        print(selfserinterCharTimeout)# 字符间隔超时

    # 打开串口

    def serial_open(self):

        try:

            if not selfserisOpen():

                selfseropen()

        except Exception as e:# 抛出异常

            print("serial_open Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 读取指定大小的数据

    # 从串口读size个字节。如果指定超时，则可能在超时后返回较少的字节；如果没有指定超时，则会一直等到收完指定的字节数。

    def serial_read_with_size(self, size):

        try:

            selfserial_open()

            return selfserread(size)decode("utf-8")

        except Exception as e:

            print("serial_read_all Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 读取当前串口缓存中的所有数据

    def serial_read_data(self):

        try:

            selfserial_open()

            datalen =selfserinWaiting()

            if datalen ==0:

                return None

            return selfserread(datalen)decode("utf-8")

        except Exception as e:

            print("serial_read_data Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 读串口全部数据，注意timeout的设置

    # 在设定的timeout时间范围内，如果读取的字节数据是有效的（就是非空）那就直接返回，

    # 否则一直会等到设定的timeout时间并返回这段时间所读的全部字节数据。

    def serial_read_all(self):

        try:

            selfserial_open()

            return selfserread_all()decode("utf-8")

        except Exception as e:

            print("serial_read_all Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 读一行数据

    # 使用readline()时应该注意：打开串口时应该指定超时，否则如果串口没有收到新行，则会一直等待。

    # 如果没有超时，readline会报异常。

    def serial_read_line(self):

        try:

            selfserial_open()

            return selfserreadline()decode("utf-8")

        except Exception as e:

            print("serial_read_line Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 读多行数据,返回行列表

    def serial_read_lines(self):

        try:

            selfserial_open()

            return selfserreadlines()decode("utf-8")

        except Exception as e:

            print("serial_read_lines Exception={}"format(e))

            selfserclose()

    # 写数据

    def serial_write_data(self, data):

        try:

            selfserial_open()

            selfserflushOutput()

            data_len =selfserwrite(dataencode('utf-8'))

            return data_len

        except Exception as e:

            print("serial_write_data Exception={}"format(e))

            return 0

    # 写行数据，注意参数差异

    def serial_write_lines(self, lines):

        selfserwritelines(lines)

    # 清除串口缓存

    def serial_clean(self):

        try:

            if selfserisOpen():

                selfserflush()

        except Exception as e:

            print("serial_clean Exception={}"format(e))

    # 关闭串口

    def serial_close(self):

        try:

            if selfserisOpen():

                selfserclose()

        except Exception as e:

            print("serial_clean Exception={}"format(e))

if __name__ =='__main__':

    testSerial = serialCommunication("COM10", 1500000, 05)

    testSerialserial_open()

    testSerialserial_infor()

    testSerialserial_write_data("ifconfig eth0\n")

    timesleep(01)

    data = testSerialserial_read_all()

    print(data)

    testSerialserial_close()

八、其他

1）serVERSION表示pyserial版本; 另外，sername表示设备名称

2）端口设置可以被读入字典，也可从字典加载设置：

    getSettingDict()：返回当前串口设置的字典

    applySettingDict(d):应用字典到串口设置

3） Readline()是读一行，以/n结束，要是没有/n就一直读，阻塞。注意：打开串口时应该指定超时，否则如果串口没有收到新行，则会一直等待。

4）serialread_all 与 serialread_all()区别

    serialread_all：读取串口所有的参数信息

    serialread_all()：超时时间内从串口读取的所有数据

5) 异常信息

    exception serialSerialException

    exception serialSerialTimeoutException

USB连接即可。硬件设备仍然是Arduino的USB转串口，设备文件/dev/ttyUSB0。烧录下载仍然是在树莓派上执行Arduino IDE。 树莓派和Arduino也可以用串口平行连接，但必须做33V和5V电平的转换，否则烧IO口！ 另外

不能。

松下PLC和威纶版本过高，树莓派软件时间过于久，版本低，树莓派无法识别其中的数据。

在树莓派上采集数据，将其传递到本地sqlserver数据库，用Python编写数据采集脚本。这就涉及几个问题：网络中断、断电、工控机重启等异常出现时，为保证出现这几个异常情况，依然可以自动采集数据，需要做到以下两个方案：

1、开机自动启动。

2、脚本未运行时，自动运行。

用的是“线程轮寻”方式。 客户的原程序不能给你。 就是打开串口后，启动一个线程来监听串口数据的进入，不过我给你改一下吧，有数据时，就做数据的处理（也可以发送一个事件，并携带接收到的数据）。 里面的一。 我没有用到串口处理太深的东西

1、串口连接

这种方式在我树莓派的第一篇博客有讲，这里我简单介绍。

连接树莓派，树莓派GPIO串口的GND，txd，rxd分别与转接口的GND，rxd，txd相连，用的什么转接模块我不管，反正最后得变成一个USB的接口接在电脑上，并在电脑设备管理器上的端口选项可以发现它，用Serial登录。

可以用PUTTY登录，我用的是新版的secureCRT。

2、ssh登录

在我的树莓派第一篇博客中，有让你们新建一个不带后缀名的文档文件，这下派上用场了。

直接看我的另一篇博客设置好树莓派的静态ID，用网线将树莓派和路由器LAN口相连，然后我们就可以远程 *** 作我们的树莓派了。

但是得注意，我们得和树莓派在同一个wifi频段上。也就是我们电脑得连接树莓派所连接的路由器的wifi，不然连不上。

3、网线直连

因为树莓派3B只有一个能用的串口，另外一个串口还是虚拟的，这就很揪心了。

你可以通过ssh登录，然后使用其串口。

这里介绍另外一种登录，树莓派和电脑通过一根网线连接即可。

这张图也是我从其他网页所copy过来的，先完成上面的 *** 作，允许其他用户连接什么什么的：

在dos界面输入arp -a，会奇怪地多出个1921681371，而且每台电脑都一样，这是本地连接的IP地址，你就把你电脑看成一个路由器，地址为1921681371，然后你树莓派的IP在其频段下设置。

因为我在树莓派上开启的wlan0，eth0没有被自动打开，我直接暴力地打开一个。

输入：sudo ifconfig eth0 19216813710

然后你打开secureCRT或者PUTTY，通过SSH2登录进去，发现竟然可以登录，而且ping了ping网络还是通的

我这种做法有个很致命的问题，就是每次要用这种方法登录时，都得先通过上面两种方式登录然后强制打开我的eth0。

其实我并不是在通过网线连接电脑再连接Internet，而是直接连接wifi，但我想要树莓派通过网线上网。

那我要怎样只通过一根网线上网呢？？？

也就是说我们不强制地设置eth0的地址，而是让树莓派一启动就获取到自己的IP然后SSH登录，之后树莓派一直通过静态网络也就是网线上网。

我们把之前关于wifi的设置全部注释掉，就开一个有用的eth0：

输入 sudo vim /etc/resolvconf

在这里我们设置一下DNS，它起到解析域名的作用，不容小觑

第一个nameserver是我路由的，我们添加第二个nameserver，填的是电脑的。我刚才说了，我们把电脑看成路由器时，它就变成了1921681371，它反而要开始分配地址了。

设置好之后，输入sudo reboot重启，然后直接SSH登录，完美连接上。

而现在我们是通过eth0上网而不是wifi了。

4、网线直连（重修订）

今天重新看了下自己的博客，发现写得有点乱，这里重新编辑一下，以方便大家。新购买树莓派的各位，在只有一根网线的前提下，可以直接先看这一部分。

首先完成如下的 *** 作。我是通过无线连接网络，然后网线口连接树莓派的。

如果遇到下图这样的问题，请迅速win+R然后敲入servicesmsc进入服务选项，将Windows Firewall服务打开。

在cmd窗口敲入arp -a的时候，如果没有显示自己树莓派的地址（0-254）之间，可以尝试重新拔插。

如果还是找不到，就在cmd下敲入这个，ping137下所有的IP地址，这样就能得到ip以及mac等地址。

for /l %i in (1,1,255) do ping -n 1 -w 60 192168137%i | find "回复" >> pingalltxt

这个192就是我们树莓派所获得的地址，使用CRT或者putty登录它即可。

1树莓派的第一排的第三，四，五个分别，也就是下图的6,8,10三个端口分别是地，TX与RX，与被连接设备连接起来。注意树莓派的TX要连接从设备的RX，树莓派的RX要连接树莓派的TX

2树莓派上只有一个串口，系统默认将它作为调试口，所以不能直接当成普通串口进行编程和使用，需要先将调试口的配置去掉，再使用。此处需要修改两处文件

21 修改/boot/cmdlinetxt

在终端输入如下指令

[plain] view plain copy

sudo nano /boot/cmdlinetxt

打开后将红色部分删除

dwc_otglpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

删除后，变成如下结果保存退出

dwc_otglpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwait

22 修改 /etc/inittab

在终端输入如下指令

[plain] view plain copy

sudo nano /etc/inittab

打开后将最后一行注释掉 在前面加上一个#号即可

#T0:23:respawn:/sbin/getty

-L ttyAMA0 115200 vt100

3修改完毕后，需要在树莓派上安装一个minicom，这里的minicom是Linux平台的串口调试工具，相当于Windows上的串口调试助手

31 安装minicom，输入以下命令

[plain] view plain copy

sudo apt-get install minicom

32 安装完毕后需要对minicom进行配置，此处配置文件需要root权限，不然无法保存配置的参数，那么在命令行中输入如下命令

[plain] view plain copy

sudo passwd root

执行此命令后系统会提示输入两遍的root密码，输入你想设的密码即可，然后在执行

[plain] view plain copy

sudo passwd --unlock root

这样就解锁了root账户

33 切换到root账户，再次打开命令行，输入minicom参数配置命令

[plain] view plain copy

minicom -s

在主菜单的第三项Serial Port Setup,进入下一级菜单，根据菜单项的提示字母选择，按A将串口设备修改为 /dev/ttyAMA0 ,按E将波特率修改为9600或者自己需要的数值，设置好以后返回主菜单，选择Save Setup as Dfl

然后选择Exit，此时如果正常的话就可以进行串口收发了，这里我的树莓派是连接到一台PC上去的，我利用PC的串口调试软件成功进行了收发

tips: 按CTRL+A,接着按Z可以查看minicom的帮助

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