深入了解 Pyserial——Python 串口通信庫

一、Pyserial 安裝

Pyserial 是 Python 中使用串口通信的一個第三方庫，使用它可以方便地與設備進行數據交互。在進行 Pyserial 的安裝之前，需要確保 Python 已經安裝了 Pip 包管理工具，如果沒有安裝，需要進行安裝。

   $pip install pyserial

使用上述命令即可快速地完成 Pyserial 的安裝。

二、串口 Pyserial 教程

下面我們將介紹 Pyserial 的基礎使用方法。在使用 Pyserial 進行串口通信之前，需要先創建一個串口對象。可以通過類似下面的方式創建一個串口對象：

   import serial
   serialPort = serial.Serial(port, baudrate, bytesize, parity, stopbits, timeout)

參數說明：

• port: 埠號。例如 Linux 下的 “/dev/ttyUSB0″。 Windows 下的 “COM1″。
• baudrate: 波特率，可以設置為每秒傳輸的位數的數量。例如 9600、 115200。
• bytesize: 每個位元組的位數。增加時序位元組時，位元組大小通常為 7 或 8 位。
• parity: 檢驗位，用於確定發送的數據是否被修改。
• stopbits: 每個信號結束以後的停止位的數量。通常為 1 位或 2 位。
• timeout: 超時時間，如果沒有數據可用，等待時間的秒數。

完成創建串口對象以後，就可以通過 write() 函數實現數據的寫入。例如下面的代碼先向串口寫入一串位元組數據，然後從串口讀取同樣長度的數據。

   import serial
   
   serialPort = serial.Serial("/dev/ttyUSB0", 115200)
   
   data = bytes("Hello", 'utf-8')
   serialPort.write(data)
   
   data = serialPort.read(5)
   print(data)

三、Pyserial 和 Serial 的區別

對於 Python 用戶而言，有時會混淆 Pyserial 和 Serial。實際上，Pyserial 是一個 Python 庫，而 Serial 是一個單獨的串口通信程序。雖然二者都可以用於串口通信，但 Pyserial 與 Python 緊密集成，因此在某些情況下使用 Pyserial 更為方便。

Pyserial 支持多個操作系統，包括 Windows、Linux 和 Mac OS X 等，而 Serial 僅支持 Windows 操作系統。對於僅在 Windows 上運行的應用程序，Serial 可能是更好的選擇。

四、Pyserial Gui

Pyserial 還可以與一些圖形化界面結合使用，例如 Tkinter。下面的示例演示了如何在 Tkinter 窗口中顯示串口接收到的數據。

   from tkinter import *
   import serial
   
   class SerialGui(Frame):
       def __init__(self, parent):
           Frame.__init__(self, parent)
           self.parent = parent
           self.serialPort = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)
           self.parent.after(10, self.update)
   
       def update(self):
           s = self.serialPort.read(1)
           if s:
               print(s.decode('utf-8'), end='')
           self.parent.after(10, self.update)
           
   if __name__ == '__main__':
       root = Tk()
       app = SerialGui(root)
       app.mainloop()

五、Pyserial Write

Pyserial 不僅可以讀取串口設備中的數據，還可以向串口設備寫入數據。下面的示例演示了如何使用 Pyserial 向串口設備發送數據。這裡需要注意的是，如果要發送字元串數據，需要先進行編碼，將字元串轉換為位元組數組。

   import serial
   
   s = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
   s.write(b'Hello, World!')

六、Python Serial

Python Serial 是 Pyserial 的一個分支項目，提供了更多的功能和靈活性。如果在使用 Pyserial 的過程中需要更多的功能，建議使用 Python Serial。

七、Pyserial Write 寫入大量數據

如果要向串口寫入大量數據，在使用 Pyserial 的 write() 函數時需要注意一些問題。當寫入大量數據時，需要調用多次 write() 函數來實現。然而，如果兩個 write() 函數的調用間隔過短，會導致寫入的數據無法被設備完全接收。在調用 write() 函數之前，我們需要知道緩衝區的狀態。可以通過 in_waiting 屬性獲取到當前緩衝區剩餘可用位元組數。

   import serial
   
   serialPort = serial.Serial("/dev/ttyUSB0", 115200)
   
   # 獲取緩衝區剩餘可用位元組數
   buffer_size = serialPort.in_waiting
   
   # 檢查緩衝區是否已滿
   if buffer_size > 256:
       time.sleep(0.5)
   
   # 向串口發送大量數據
   for i in range(10000):
       data = bytes(str(i) + '\n', 'utf-8')
       serialPort.write(data)

在寫入數據之前，需要檢查緩衝區的狀態，並在必要時等待緩衝區可用。通過這種方式可以確保寫入的數據得到了設備的完整接收。