Python串口的應用探究

一、串口是什麼

串口是一種通訊接口，可用於實現設備與設備之間的數據傳輸。串口通訊中數據以串行或一位一位的形式進行傳輸，相對於並行通訊的傳輸方式，串行通訊需要的傳輸線路更簡單、傳輸距離更遠且傳輸速度更快。在串口通訊中，每個設備都有一個唯一的地址，通過地址進行數據的發送和接收，是常見的設備互聯方式。

二、Python與串口通訊

Python提供了許多優秀的庫，可以方便地實現與串口通訊的功能。其中最為常用的是pyserial庫，pyserial庫是Python的串口通信庫，支持包含Windows、Linux等多種操作系統平台，支持多種編程語言接口。它提供了簡便易用的串口接口，包括在串口上發射和接收數據支持各種傳輸的配置和模式，是Python中自定義串口通訊的重要組件。

三、Python串口通訊的代碼示例

import serial 

ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600) # 創建串口實例，在Linux下需要指定串口號，波特率

try:
    while True:
        data = ser.read() # 從串口讀取一個字節的數據
        print(data)
finally:
    ser.close() # 關閉串口

對上面的代碼進行解讀，首先導入pyserial庫，通過serial.Serial()函數創建一個串口實例，指定串口號和波特率。在Linux下，在打開串口時常常需要獲取串口設備文件的路徑，Windows系統則直接通過指定串口編號(如COM1、COM2等)來打開串口。在try塊中不斷從串口讀取數據，並在控制台上輸出。在最後的finally塊中關閉串口，確保程序正確退出。

四、Python串口通訊的實際應用

Python串口通訊可以應用在許多實際場景中，例如基於串口通訊的傳感器數據讀取、與下位機(如單片機)進行通訊、通過串口模擬命令行等。

import serial

ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)

try:
    while True:
        command = input("請輸入指令：") # 通過命令行接收用戶輸入的指令
        ser.write(command.encode()) # 將指令轉化成字節串通過串口發送給下位機
finally:
    ser.close()

上述代碼實現了一個基於串口通訊的控制台模擬器，Python程序通過串口通訊發送指令給下位機，下位機收到指令後對硬件進行操作。在程序中使用input()函數接收用戶輸入的指令，在通過ser.write()函數將指令轉化為字節串，通過串口發送給下位機。下位機收到指令後，完成具體操作後再次通過串口發送執行結果給上位機。

五、結語

Python串口通訊是一種簡單實用的通訊方式，配合Python強大的數據解析和可視化功能，可以輕鬆地應用在多種領域，例如無人機控制、傳感器數據採集、儀器通訊控制等。在Python發展的今天，Python串口通訊已經成為了一項必備技能。