本文主要是介绍Python模拟串口通信的示例详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
《Python模拟串口通信的示例详解》pySerial是Python中用于操作串口的第三方模块,它支持Windows、Linux、OSX、BSD等多个平台,下面我们就来看看Python如何使用pySe...
本次分享利用python模拟串口通信案例。当前编程环境,并没有办法接好下位机平台,需要模拟出一个串口,不断发送、接收信息的过程。
串行通信端口(cluster communication port ),简称串口,即COM口。
pySerial 是 Python 中用于操作串口的第三方模块,它支持 Windows、linux、OSX、BSD等多个平台。
1.win 下载虚拟串口
下载: sourceforge.net/projects/com0com/files/latest/download
下载安装完成后,会在设备管理器中新增两个com。
这两个串口是互相接通的,一个com 可以当作上位机,一个com可以当作下位机。创建的一对虚拟串口。
或者利用虚拟串口的软件创建,VSPD(Virtual Serial Port Driver)
2、确定串口号
pyserial模块封装了python对串口的访问,为多平台的使用提供了统一的接口。
import serial import serial.tools.list_ports # 获取所有串口设备实例。 port_list = list(serial.tools.list_ports.comports()) def show_all_com(): # 如果找到串口设备,则依次输出每个设备对应的串口号和描述信息。 port_list_name = [] if len(port_list) <= 0: print("the serial port can't find!") else: for itms in port_list: print(list(itms)[0], list(itms)[1]) port_list_name.append(itms.device) return port_list_name
运行结果
COM1 通信端口 (COM1)
COM3 com0com - serial port emulator (COM3)
COM4 com0com - serial port emulator (COM4)
['COM1', 'COM3', 'COM4']
3、配置串口
import serial # 打开 COM3,将波特率配置为115200,数据位为7,停止位为2,无校验位,读超时时间为0.5秒。 ser = serial.Serial(port="COM3", baudrate=115200, bytesize=serial.SEVENBITS, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_TWO, php timeout=0.5)
常用的参数如下:
port - 串口设备名或 None。
baudrate - 波特率,可以是50, 75, 110, 134, 150, 200, 300, 600, 1200, 1800, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 500000, 576000, 921600, 1000000, 1152000, 1500000, 2000000, 2500000, 3000000, 3500000, 4000000。
bytesize - 数据位,可取值为:FIVEBIT编程S, SIXBITS, SEVENBITS, EIGHTBITS。
parity - 校验位,可取值为:PARITY_NONE, PARITY_EVEN, PARITY_ODD, PARITY_MARK, PARITY_SPACE。
stopbits - 停止位,可取值为:STOPBITS_ONE, STOPBITS_ONE_POINT_FIVE, STOPBITS_TOW。
xonxoff - 软件流控,可取值为 True, False。
rtscts - 硬件(RTS/CTS)流控,可取值为 True, False。
dsr/dtr - 硬件(DSR/DTR)流控,可取值为 True, False。
timeout - 读超时时间,可取值为 None, 0 或者其他具体数值(支持小数)。当设置为 None 时,表示阻塞式读取,一直读到期望的所有数据才返回;当设置为 0 时,表示非阻塞式读取,无论读取到多少数据都立即返回;当设置为其他数值时,表示设置具体的超时时间(以秒为单位),如果在该时间内没有读取到所有数据,则直接返回。
write_timeout: 写超时时间,可取值为 None, 0 或者其他具体数值(支持小数)。参数值起到的效果参考 timeout 参数。
4、串口通信示例
python 实现向一个串口内写数据(发送端),另一个串口内接受数据(接收端)
1.串口类工具
串口类功能函数组成:打开、关闭、发送数据、接受数据、解析保存数据功能
import serial from time import sleep import queue import time from datetime import datetime q = queue.Queue() class SerialPort: def __init__(self, port, buand): self.port = serial.Serial(port, buand) self.port.close() if not self.port.isOpen(): self.port.open() def port_open(self): if not self.port.isOpen(): self.port.open() def port_close(self): self.port.close() #发送数据 def send_data(self): """ #write() 方法只能发送 bytes 类型的数据,所以需要对字符串进行 encode 编码。 # write() 方法执行完成后,会将发送的字节数作为返回值。 """ while True: # 循环发送数据 date = datetime.now().strftime('%H:%M:%S.%f')[:-3] print("send:", date) self.China编程port.write(date.encode()) time.sleep(1) # 读取数据 def read_data(self): """ # read()方法默认一次读取一个字节,可以通过传入参数指定每次读取的字节数; read() 方法会将读取的内容作为返回值,类型为 bytes。 """ while True: count = self.port.inWaiting() if count != 0: recv = self.port.read(count) self.port.flushInput() q.put(recv.decode()) print("receive:",recv.decode()) sleep(0.5) #解析保存数据 def save_json(self): while True: if q.empty(): pass else: print("队列长度",q.qsize()) data = q.get() print(data) sleep(0.1)
2.发送端
开启一个线程定时发送数据
from tools.LoRaSerial import SerialPort import threading from time import sleep if __name__=='__main__': baunRate = 115200 serialPort_w = "COM3" mSerial_w = SerialPort(serialPort_w, baunRate) t1 = threading.Thread(target=mSerial_w.send_data) t1.daemon = True t1.start() while True: sleep(10)
3.接收端
****接收端开启两个线程接收数据:读取数据和解析存储数据。
from tools.LoRaSerial import SerialPort import threading from time import sleep if __name__=='__main__': threads=[] baunRate = 115200 serialPort_r = "COM4" mSerial_r = SerialPort(serialPort_r, baunRate) t2 = threading.Thread(target=mSerial_r.read_data) threads.append(t2) t3 = threading.Thread(target=mSerial_r.save_json) threads.append(t3) for t in threads: t.start() while True: sleep(10)
5.运行结果
从一个线程向另一个线程发送数据最安全的方式可能就是使用 queue 库中的队列了。创建一个被多个线程共享的 Queue 对象,这些线程通过使用put() 和 get() 操作来向队列中添加或者删除元素。
**当终端发送数据量较大时,其数据解析也是比较耗时,可以用消息队列缓存接收到的发送端数据,当接收线程进行IO监听时,负责解析线程去消息队列取消息并解析。如下图,将解析过程时间延迟由0.1至2s。
**
为了方便模拟传编程递数据变化效果,这里用时间函数代替的,实际上设备传递具体消息可解析为具体的json数据格式****
消息类别 | Ori_ID****发送端设备ID | des_ID****接收端设备ID | CMD****消息类别 | VALUE****数组 | 消息方向 |
---|---|---|---|---|---|
上线消息 | 1 | 123 | Online | [] | 终端—网关 |
心跳消息 | 1 | 123 | Heart | [{“BATtery”:”60”}] | 终端—网关 |
环境信息 | 1 | 123 | Env | [{“temp”:”35”},{“hum”:”66”}] | 终端—网关 |
控制指令 | 1 | 123 | Alarm | [{“light”:”on”},{“pump”:”Stop”}] | 网关—终端 |
报警消息 | 123 | 1 | Control | [] | 终端—网关 |
备注:
1、 上线消息-------终端启动时给网关发送上线的消息,网关返回该终端的各种数据及运行状态
2、 心跳消息--------终端定期发送心跳消息给网关
3、 环境信息--------终端定期上报各种环境参数
4、 控制指令-------网关发送指令给终端,实现对终端的控制,如开灯、关灯等
5、 报警消息-------设备监测到报警信息,发送报警信息给网关
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