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基于Python編寫一個Windows串口通信工具

 更新時間:2025年06月09日 10:43:53   作者:泠川  
Python是一種易讀且強大的編程語言,具備豐富的庫支持,本項目介紹了一個基于Python的串口助手工具,專門針對Windows用戶,旨在簡化硬件設備的調試和數據通信,需要的朋友可以參考下

簡介:

Python是一種易讀且強大的編程語言,具備豐富的庫支持。本項目介紹了一個基于Python的串口助手工具,專門針對Windows用戶,旨在簡化硬件設備的調試和數據通信。通過利用pySerial等庫,串口助手能夠輕松操作串行端口進行數據交換。該工具被封裝為可執(zhí)行文件,使得非編程人員也能無障礙使用。雖然Python解釋器的加載可能導致啟動稍慢,但工具的易用性和功能豐富性使得這一缺點變得不那么顯著。一個詳細的使用說明文檔引導用戶完成串口設置和數據傳輸,使得硬件測試和調試變得簡單直觀。

1. Python跨平臺編程語言特點

Python是一種廣受歡迎的高級編程語言,以其簡潔明了的語法和強大的功能集而聞名。它在多種操作系統(tǒng)上都能夠運行,包括Windows、Linux、MacOS等。Python語言的核心理念是編寫清晰的代碼,這使得它不僅對初學者友好,還能夠滿足高級開發(fā)者的需要。Python的跨平臺特性意味著開發(fā)者可以編寫一次代碼,然后在不同的操作系統(tǒng)上運行,這大大降低了軟件維護的成本,并提高了開發(fā)效率。此外,Python擁有一個龐大的社區(qū)和豐富的庫,支持各種編程任務,使得它成為跨平臺開發(fā)的首選語言之一。

2. Python在串口通信中的應用

2.1 Python在串口通信中的優(yōu)勢

2.1.1 Python的易用性與可讀性

Python語言的設計哲學強調代碼的可讀性和簡潔的語法(尤其是使用空格縮進來定義代碼塊,而非大括號或關鍵字)。這種語言特性使得Python在編寫和維護程序時變得更加容易。對于串口通信這樣需要處理數據流和協(xié)議解析的應用,Python的易用性表現(xiàn)得尤為明顯。通過Python,開發(fā)者能夠快速實現(xiàn)串口數據的讀寫,而不需要深入研究底層的通信細節(jié)。

例如,在Python中,初始化串口、發(fā)送數據和接收數據的代碼可以非常簡潔:

import serial
 
# 創(chuàng)建串口對象
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)
 
# 發(fā)送數據
ser.write(b'Hello, Serial Port!')
 
# 接收數據
data = ser.readline()
print(data)
 
# 關閉串口
ser.close()

2.1.2 Python豐富的庫支持

Python除了其本身的簡潔和易用之外,其強大的標準庫以及第三方庫的支持也是Python在串口通信中的一大優(yōu)勢。通過這些庫,開發(fā)者可以輕松實現(xiàn)各種復雜的通信協(xié)議和數據處理。

以串口通信為例, pySerial 庫提供了豐富的接口進行串口數據的發(fā)送和接收。此外, struct 庫可以幫助開發(fā)者進行二進制數據的打包和解包,這對于處理特定格式的通信協(xié)議尤其重要。

2.2 Python串口通信的基本原理

2.2.1 串口通信協(xié)議概述

串口通信(Serial Communication),也稱為串行通信,是一種設備之間通過單一通道進行數據交換的通信方式。它利用一個導線來傳送一個字符中的所有位,每個位按照一定的順序依次發(fā)送。與其他通信方式(如并口通信)相比,串口通信具有成本低、結構簡單、易于實現(xiàn)等特點。

串口通信主要遵循RS-232協(xié)議,這是一種標準的串行通信協(xié)議,定義了信號的電氣特性、信號線的種類以及連接器的類型。在RS-232標準中,數據的發(fā)送和接收都通過同一對導線進行,這一點與RS-485不同,后者允許多個設備在同一對線上進行通信。

2.2.2 Python如何實現(xiàn)串口通信

在Python中,實現(xiàn)串口通信通常使用 pySerial 庫。 pySerial 提供了訪問串口的接口,能夠完成打開串口、配置串口參數、讀寫數據等功能。以下是一個簡單的Python串口通信實例:

import serial
import time
 
# 配置串口參數
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
 
# 發(fā)送數據
ser.write(b'Hello, Serial Port!')
 
# 等待響應
time.sleep(1)
 
# 接收數據
if ser.in_waiting:
    data = ser.read(ser.in_waiting)
    print(data)
 
# 關閉串口
ser.close()

在這個例子中,我們首先導入了 serial 模塊。接著創(chuàng)建了一個 Serial 對象,并指定串口號、波特率和超時時間。然后通過 write 方法發(fā)送數據,通過 read 方法接收數據。最后關閉串口釋放資源。這個過程涵蓋了串口通信的基本步驟。

請繼續(xù)關注下一章節(jié)的內容,我們將深入探討 pySerial 庫的細節(jié),以及如何進行其安裝與配置。

3. Python庫pySerial的使用

3.1 pySerial庫簡介

3.1.1 pySerial的歷史與發(fā)展

pySerial是Python中用于串口通信的一個非常流行的第三方庫,自2003年發(fā)布以來,它已經發(fā)展成為該領域內不可或缺的工具之一。最初由Georg Schmeranz發(fā)起,經過多年的社區(qū)貢獻和維護,pySerial逐漸加入了更多的平臺支持和功能改進。如今,它支持幾乎所有的操作系統(tǒng),包括Windows、Linux、OS X,以及一些嵌入式系統(tǒng)。

pySerial庫的歷史和持續(xù)發(fā)展強調了開源社區(qū)合作的力量,它通過不斷地吸納社區(qū)貢獻來改善用戶體驗和功能完備性。隨著各種新型硬件設備的出現(xiàn)和通信需求的增長,pySerial也不斷引入新的特性來滿足市場需求,例如對高精度定時器的支持、多串口同時操作等。

3.1.2 pySerial的主要功能

pySerial庫提供了豐富的API來處理串口通信的各個方面,包括但不限于:

  • 打開和關閉串口。
  • 配置串口參數,如波特率、數據位、停止位和校驗位。
  • 異步和同步地讀寫數據。
  • 信號控制,例如請求發(fā)送(RTS)、清除發(fā)送(CTS)、數據準備就緒(DTR)和數據終端準備就緒(DSR)。
  • 處理流控制,包括硬件和軟件流控制。
  • 支持二進制和文本模式數據傳輸。
  • 提供了錯誤處理機制。

這些功能讓pySerial成為構建可靠串口通信應用的首選庫。它能夠幫助開發(fā)者快速搭建原型系統(tǒng),并在后續(xù)開發(fā)中進行針對性的功能增強和性能優(yōu)化。

3.2 pySerial庫的安裝與配置

3.2.1 安裝pySerial的方法

在Python環(huán)境中安裝pySerial庫,推薦使用pip工具,這是Python包安裝最常用和最簡單的工具之一。打開命令行界面,執(zhí)行以下命令即可完成pySerial庫的安裝:

pip install pyserial

對于某些Linux系統(tǒng),可能需要額外的依賴庫,比如在Debian或Ubuntu系統(tǒng)中,您可能需要安裝 python-serial 包:

apt-get install python-serial

如果在安裝過程中遇到問題,建議檢查Python環(huán)境是否正確設置,以及網絡連接是否穩(wěn)定。如果使用虛擬環(huán)境,確保當前激活的是您想要安裝pySerial的環(huán)境。

3.2.2 配置pySerial的環(huán)境

pySerial本身并不需要復雜的環(huán)境配置。安裝完成后,您可以在Python腳本中直接導入并使用。然而,根據不同的操作系統(tǒng)和串口硬件,可能需要進行一些額外的配置工作。

在Windows上,您需要確保相應的串口驅動已經正確安裝,并且在程序中指定正確的串口名稱。而在Linux和Mac OS上,可能需要配置串口訪問權限,通常需要將用戶的運行程序加入到 dialout 或類似的組中。

在代碼中使用pySerial時,您需要指定串口參數,如下代碼段所示:

import serial
 
# 打開串口
ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', 9600, timeout=1)
 
# 配置串口參數
ser.baudrate = 9600
ser.bytesize = serial.EIGHTBITS
ser.parity = serial.PARITY_NONE
ser.stopbits = serial.STOPBITS_ONE
ser.timeout = 1
 
# 關閉串口
ser.close()

上述代碼展示了如何打開一個串口設備、配置參數和關閉串口。這里需要注意的是, /dev/ttyS0 是Linux系統(tǒng)中的一個串口設備,根據您的實際設備名稱,您可能需要修改這個字符串。

3.3 pySerial庫的基本應用

3.3.1 打開與關閉串口

打開串口是串口通信的第一步。pySerial的 Serial 類提供了打開串口的方法,使用示例如下:

import serial
 
# 打開串口
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 115200, timeout=1)
 
# 判斷串口是否打開成功
if ser.isOpen():
    print('串口已打開')
else:
    print('串口打開失敗')

關閉串口則非常簡單,只需調用 Serial 對象的 close() 方法:

ser.close()
print('串口已關閉')

3.3.2 串口數據的讀寫操作

串口數據的讀寫是實現(xiàn)串口通信的核心。pySerial庫支持多種方式來進行數據的讀取和發(fā)送,包括阻塞模式和非阻塞模式。

串口數據寫入

向串口設備寫入數據使用 write() 方法,該方法會將數據發(fā)送到串口設備:

import serial
 
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)
 
# 寫入字符串數據
ser.write(b"Hello, Serial Port!\n")
 
ser.close()

在上面的代碼中,使用了 前綴來表示字節(jié)串,這是在Python 3中進行二進制數據操作的推薦方式。如果發(fā)送的是文本字符串,需要先將其編碼成字節(jié)串:

text = "Hello, Serial Port!"
ser.write(text.encode('utf-8'))

串口數據讀取

從串口設備讀取數據使用 read(size) 方法,該方法會從串口緩沖區(qū)讀取指定數量的字節(jié):

import serial
 
ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)
if ser.isOpen():
    while True:
        if ser.in_waiting:
            data = ser.read(ser.in_waiting)
            print(data.decode('utf-8'))

在上面的代碼中, in_waiting 屬性表示串口接收緩沖區(qū)中等待的數據字節(jié)數。 read() 方法根據這個值來讀取數據,避免了阻塞和數據讀取不全的情況。

如果需要實時讀取數據,可以使用循環(huán)來持續(xù)檢查 in_waiting ,并執(zhí)行讀取操作。但是,這種方式要求程序持續(xù)運行,因此并不適用于所有場景。對于需要處理大量數據的場景,可以考慮使用回調函數或線程來提高效率。

以上是pySerial庫在串口通信中的基本使用方法。根據不同的應用場景,pySerial還提供了許多高級功能,例如中斷處理、自定義信號線控制等,開發(fā)者可以根據具體需求進一步探索和應用。

4. 串口助手工具專為Windows用戶設計

串口通信在Windows環(huán)境下具有其特定的復雜性和挑戰(zhàn)。由于歷史原因,Windows平臺對于串口通信的支持與Linux或MacOS系統(tǒng)相比有所不同,這導致在Windows上進行串口編程時需要更多的關注和特別的處理。為了簡化Windows用戶的操作和提高效率,我們設計了一款串口助手工具,旨在為用戶提供一個直觀、易用的界面,同時隱藏底層的技術細節(jié)。

4.1 Windows環(huán)境下的串口通信特點

4.1.1 Windows平臺的串口通信限制

Windows操作系統(tǒng)在處理硬件資源,特別是串口資源時,有一個獨特的挑戰(zhàn)。一個顯著的問題是,Windows保留了前16個COM端口(COM1到COM16),供系統(tǒng)核心程序和預定義設備使用,這就限制了用戶可分配的串口數量。此外,由于Windows環(huán)境下許多設備驅動程序的復雜性,串口通信可能會受到額外的延遲影響。此外,Windows通常不會提供用戶模式下的直接硬件訪問權限,這通常需要管理員權限或通過特定的API函數來實現(xiàn)。

4.1.2 針對Windows平臺的串口編程策略

為了有效在Windows平臺使用Python進行串口通信,開發(fā)者需要考慮到平臺特有的限制和特性。一方面,他們可能需要使用一些高級的編程技巧,比如創(chuàng)建虛擬串口或使用Windows的通信驅動程序(Win32 API中的Serial Communications API)。另一方面,還可以利用專門的Python庫如 pywin32 或 pySerial 提供的高級接口,這些接口往往對底層的API進行了封裝,使得開發(fā)者能以更簡潔的代碼實現(xiàn)相同的功能。

4.2 串口助手工具的設計理念

4.2.1 用戶界面設計原則

串口助手工具遵循簡潔直觀的設計原則。界面中包含了必要的功能選項和清晰的指示標簽。所有的操作都旨在一目了然,用戶無需深入了解復雜的通信協(xié)議或編程知識。例如,配置串口參數時,工具會提供預設的配置文件,用戶只需根據實際使用的硬件設備選擇相應配置即可。

4.2.2 功能模塊與用戶交互

工具被設計成模塊化結構,每個功能都封裝在一個獨立的模塊中,這便于維護和功能升級。例如,"串口設置"、"數據發(fā)送"、"數據接收"和"日志記錄"等模塊分別處理各自的任務。用戶與這些模塊的交互通過簡潔的表單、按鈕和列表進行,所有操作流程都被設計得盡可能直觀。

graph TD;
    A[打開串口助手工具] --> B[配置串口參數]
    B --> C[連接到設備]
    C --> D[數據發(fā)送]
    C --> E[數據接收]
    E --> F[查看日志記錄]
    D --> F
    F --> G[保存或導出數據]

代碼塊與邏輯分析

下面是一個使用Python實現(xiàn)串口助手工具數據接收部分的代碼示例:

import serial
import threading
 
class SerialPortReader:
    def __init__(self, port, baudrate):
        self.ser = serial.Serial(port, baudrate)
        self.running = False
 
    def start(self):
        self.running = True
        thread = threading.Thread(target=self._read)
        thread.daemon = True
        thread.start()
 
    def stop(self):
        self.running = False
 
    def _read(self):
        while self.running:
            try:
                if self.ser.in_waiting:
                    data = self.ser.readline().decode('utf-8').rstrip()
                    print(f"Received: {data}")
            except serial.SerialException as e:
                print(f"Error: {e}")
 
# 使用示例
serReader = SerialPortReader('COM3', 9600)
serReader.start()

在這個示例中,我們定義了一個 SerialPortReader 類,它通過內部的線程來實現(xiàn)數據的異步接收。 start 方法用于啟動接收線程, stop 方法用于停止接收并關閉串口。 _read 方法負責從串口讀取數據并打印出來。這是構建串口助手工具中數據接收模塊的一個基礎。

該代碼中的重要參數解釋如下:

  • port : 指定串口號,例如 COM3 。
  • baudrate : 指定波特率,例如 9600 
  • in_waiting : 表示串口接收緩沖區(qū)中等待的數據量。
  • readline : 讀取串口緩沖區(qū)中的一行數據。

以上代碼展示了串口助手工具的核心功能之一,即接收串口數據。實際的工具開發(fā)中,數據接收部分還需要進行異常處理,日志記錄,以及與用戶界面的交互等,以確保穩(wěn)定性和可用性。

5. 可執(zhí)行文件簡化了非編程人員的使用

將Python腳本轉換為可執(zhí)行文件(.exe)能夠極大地簡化非編程用戶的使用過程。這種轉化使得用戶無需安裝Python解釋器或任何依賴庫,即可直接在Windows操作系統(tǒng)上運行應用程序。這樣一來,即便是沒有編程背景的用戶也能輕松地執(zhí)行程序并實現(xiàn)串口通信。

5.1 將Python腳本轉換為可執(zhí)行文件

5.1.1 使用pyinstaller制作exe文件

PyInstaller 是一個強大的Python工具,可以將Python腳本打包成獨立的可執(zhí)行文件。這不僅適用于Windows,還支持Linux和MacOS平臺。以下是使用 PyInstaller 創(chuàng)建 .exe 文件的基本步驟:

  • 首先確保已經安裝了 PyInstaller ,可以通過 pip 進行安裝:
pip install pyinstaller
  • 打開命令行工具,切換到你的Python腳本所在的目錄。
  • 執(zhí)行以下命令:
pyinstaller --onefile your_script.py

這里的 your_script.py 替換為你的Python腳本名。 --onefile 參數指示 PyInstaller 將所有依賴打包成一個單獨的 .exe 文件。

接下來, PyInstaller 會開始分析你的腳本,查找所有依賴并打包。完成后,你可以在 dist 文件夾中找到生成的 .exe 文件。

5.1.2 exe文件的優(yōu)勢和限制

優(yōu)勢

  • 便攜性 :生成的 .exe 文件可以在任何未安裝Python環(huán)境的Windows計算機上運行。
  • 易用性 :用戶不需要了解Python,只需雙擊 .exe 文件即可運行程序。
  • 獨立性 :所有的依賴和庫都會被打包到一個可執(zhí)行文件中,避免了環(huán)境配置問題。

限制

  • 跨平臺性 : .exe 文件是針對Windows平臺的,若要在其他操作系統(tǒng)上運行,則需要其他解決方案。
  • 安全性 :如果腳本涉及敏感操作,打包成 .exe 可能會讓其更容易被分析,降低安全性。
  • 性能 :打包后的 .exe 文件可能比直接運行Python腳本要慢一些。

5.2 非編程用戶操作指南

5.2.1 無需安裝環(huán)境的用戶指南

對于非編程用戶,只需遵循簡單的步驟即可運行 .exe 文件:

  1. 從可信來源接收 .exe 文件。
  2. 雙擊 .exe 文件啟動程序。
  3. 根據程序提供的用戶界面輸入串口配置信息,比如串口號、波特率等。
  4. 使用程序的交互界面發(fā)送或接收串口數據。

5.2.2 用戶如何進行串口配置

通常,一個設計良好的串口通信程序會提供圖形用戶界面(GUI)來指導用戶進行串口配置。用戶可以通過以下步驟進行:

  1. 打開應用程序,應該會有一個界面,提示用戶選擇串口。
  2. 用戶可以從下拉菜單中選擇合適的串口編號。
  3. 接著,用戶需要配置串口參數,如波特率、數據位、停止位和校驗位。
  4. 用戶可以發(fā)送一個測試命令,確認配置正確。
  5. 如果需要,用戶還可以進行日志記錄的開啟或定時發(fā)送數據的設置。

整個操作過程應該直觀明了,避免用戶進行復雜的配置步驟。

通過本章節(jié)的介紹,非編程用戶現(xiàn)在可以無需深入了解Python編程,就能利用轉換后的可執(zhí)行文件進行串口通信。下一章節(jié)將探討如何優(yōu)化程序的啟動延遲和運行性能。

6. 啟動延遲和優(yōu)化措施

6.1 識別啟動延遲的原因

6.1.1 Python執(zhí)行速度問題

Python作為一種解釋型語言,其執(zhí)行速度相較于編譯型語言(如C++)會較慢,這是啟動延遲的一個重要原因。解釋執(zhí)行使得Python無需編譯即可運行代碼,提供了極高的便利性,但同時解釋器在逐行解釋代碼時會產生額外的開銷,特別是在啟動程序時。

Python虛擬機的啟動時間也會影響整體的執(zhí)行速度。當Python腳本被執(zhí)行時,解釋器需要加載模塊、執(zhí)行初始化代碼等,這些過程在程序初次運行時會導致明顯的啟動延遲。此外,對于大型項目,如果包含了大量依賴或在導入時執(zhí)行了初始化代碼,也會增加啟動時間。

6.1.2 系統(tǒng)資源占用情況分析

另一個導致啟動延遲的因素是系統(tǒng)資源的占用。當Python程序啟動時,系統(tǒng)資源的分配和初始化也會消耗一定的時間。這包括內存分配、文件句柄、套接字等系統(tǒng)資源的初始化。如果程序在啟動時需要進行大量的資源初始化操作,或者操作系統(tǒng)對資源的調度不夠高效,都會導致明顯的啟動延遲。

對于多線程或多進程的Python應用程序,系統(tǒng)在創(chuàng)建和管理這些線程或進程時也需要額外的時間。每個線程或進程都需要獨立的內存空間和調度時間,如果數量較多,會顯著增加程序啟動的復雜度和時間。

6.2 優(yōu)化策略與實施步驟

6.2.1 代碼優(yōu)化技巧

要減少Python程序的啟動延遲,可以采取多種代碼優(yōu)化技巧。首先,可以優(yōu)化模塊導入的方式,避免在程序啟動時導入不必要的模塊。如果某些模塊只在特定功能中需要,可以考慮使用延遲導入,即僅在實際需要使用該模塊的函數或類中導入。

其次,盡量減少在模塊級別進行的計算或初始化操作??梢詫⑦@些操作移動到實際需要時才執(zhí)行,例如放在類的構造函數或函數體中。這樣不僅能夠減少程序啟動時的計算負擔,還能使程序結構更加清晰。

在對代碼進行優(yōu)化時,還應考慮使用更高效的算法和數據結構。雖然這并不直接關聯(lián)到程序的啟動延遲,但對提高程序運行效率和響應速度有直接影響。

6.2.2 資源管理與優(yōu)化實踐

資源管理的優(yōu)化可以從多個層面進行。例如,對于涉及大量文件操作的程序,可以優(yōu)化文件的打開和關閉策略。使用上下文管理器(context manager)自動管理文件的打開和關閉,避免了文件資源的泄露,并且可以減少程序啟動時需要打開的文件數量。

對于需要使用大量內存的程序,可以考慮使用內存映射文件(memory-mapped files)來管理數據。這種技術能夠將文件映射到內存地址空間,通過讀寫內存的方式來訪問文件,從而減少了文件I/O操作的開銷。

此外,可以利用操作系統(tǒng)提供的工具或庫函數對程序進行優(yōu)化。例如,在Python中使用 ctypes 或 cffi 庫來調用C語言編寫的共享庫(shared libraries),可以顯著提高執(zhí)行效率。這是因為這些庫在底層是以編譯型語言實現(xiàn)的,執(zhí)行速度更快。

示例代碼

在探討如何優(yōu)化代碼性能時,下面將提供一個Python代碼示例,該示例展示了一個簡單的延遲導入策略:

import importlib
 
def lazy_import(module_name):
    try:
        module = importlib.import_module(module_name)
        return module
    except ImportError:
        print(f"Failed to import {module_name}")
        return None
 
def main():
    # 假設 'example_module' 是一個大型模塊,我們希望按需導入
    example_module = lazy_import('example_module')
    if example_module:
        example_module.some_function()
    else:
        # 處理導入失敗的情況
        pass
 
if __name__ == "__main__":
    main()

在上述代碼中,我們定義了一個 lazy_import 函數,它嘗試按需導入指定的模塊。只有在確實需要使用該模塊時,才會調用這個函數,從而優(yōu)化了程序的啟動時間。

代碼邏輯解讀分析

  • 導入部分 import importlib 導入了Python的導入模塊功能,允許在代碼中動態(tài)導入其他模塊。
  • 定義延遲導入函數 : 函數 lazy_import 接受一個模塊名稱作為參數,并嘗試導入它。如果導入失敗,它將捕獲 ImportError 并返回 None 。
  • 主函數 : main : 在主函數 main 中,我們調用 lazy_import 嘗試導入 example_module ,只有當模塊成功導入后,我們才調用其中的函數 some_function 
  • 程序入口 if __name__ == "__main__": 確保 main 函數只在腳本被直接運行時執(zhí)行。

這種延遲導入的策略對于大型應用和庫尤其有用,它減少了程序啟動時的初始化負擔,提高了程序的響應速度。

7. 串口設置與數據傳輸操作指南

7.1 串口設置的基本步驟

串口通信依賴于精確的參數設置,這些參數包括串口號、波特率、數據位、停止位和校驗位等。正確設置這些參數對于實現(xiàn)設備間的通信至關重要。

7.1.1 選擇正確的串口號

在Windows系統(tǒng)中,你可以通過設備管理器來確定你想要通信的設備連接的串口號。在設備管理器中找到“端口”這一項,里面會列出所有連接的串口設備和對應的COM端口號。而在Linux系統(tǒng)中,串口設備通常位于 /dev/ttyS* 或 /dev/ttyUSB* 。

7.1.2 配置波特率、數據位等參數

一旦選定了串口號,接下來要配置串口的通信參數。波特率決定了數據傳輸的速率,常見的波特率有9600、19200、115200等。數據位表示每次傳輸的數據的位數,常見的有7位和8位。停止位通常設置為1位或2位。校驗位設置是否進行錯誤檢測,常用的有無校驗位、奇校驗、偶校驗和標記校驗。

7.2 數據傳輸操作流程

在正確設置了串口參數后,接下來就是數據傳輸的操作步驟了。

7.2.1 數據發(fā)送與接收的實現(xiàn)方法

在Python中,使用pySerial庫可以非常方便地實現(xiàn)數據的發(fā)送和接收。首先,需要打開串口并創(chuàng)建串口對象,然后使用該對象的 write() 方法來發(fā)送數據,并使用 read() 方法來接收數據。

import serial
import time
 
# 創(chuàng)建串口對象
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)  # COM3為示例串口號,波特率設為9600
time.sleep(2)  # 稍作延時,確保設備已準備好
 
# 發(fā)送數據
ser.write(b'Hello, serial port!\n')  # 發(fā)送字節(jié)數據
 
# 接收數據
if ser.in_waiting:
    incoming_data = ser.read(ser.in_waiting)  # 讀取所有等待的數據
    print("Received:", incoming_data.decode())  # 打印接收的數據
 
ser.close()  # 關閉串口

7.2.2 錯誤處理與數據校驗

串口通信中常見的錯誤包括數據丟失、數據損壞或設備響應錯誤。為了確保數據的可靠性,必須實施錯誤處理和數據校驗機制。一個基本的數據校驗方法是將數據的奇偶校驗位加入到數據包中。接收到數據后,通過計算校驗位來判斷數據是否在傳輸過程中出錯。

def check_parity(data, parity_type='even'):
    """校驗數據的奇偶性"""
    parity = sum(data) % 256
    if parity_type == 'even' and parity != 0:
        return False
    elif parity_type == 'odd' and parity == 0:
        return False
    return True
 
# 假設已經接收到數據
incoming_data = b'\x03'  # 示例數據
 
# 對接收到的數據進行奇偶校驗
if check_parity(incoming_data):
    print("Data parity is correct.")
else:
    print("Data parity error.")

在本文中,我們詳細講解了串口設置的步驟,以及如何在Python中實現(xiàn)數據的發(fā)送和接收。通過實際的代碼示例,我們能夠看到如何將理論應用到實踐中,以及如何處理通信中可能遇到的錯誤。

以上就是基于Python編寫一個Windows串口通信工具的詳細內容,更多關于Python Windows串口通信的資料請關注腳本之家其它相關文章!

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