一浇衬、介紹

??串口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間懒构，通過數(shù)據(jù)信號(hào)線 、地線耘擂、控制線等胆剧，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少醉冤，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本秩霍，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)汀４谑怯?jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議蚁阳，pyserial模塊封裝了python對(duì)串口的訪問铃绒，為多平臺(tái)的使用提供了統(tǒng)一的接口。

??在樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)35：USB TO TTL模塊實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)了通過串口對(duì)樹莓派進(jìn)行控制臺(tái)控制韵吨，讓串口作為控制終端調(diào)試口即 serial console匿垄。

??在樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)36：通用串口通信實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)了設(shè)置樹莓派的串口為通用串口與PC電腦的串口調(diào)試工具進(jìn)行通信移宅。

??本實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)樹莓派中使用Python的pyserial模塊，通過串口與PC電腦的串口調(diào)試工具進(jìn)行通信椿疗。

二漏峰、組件

★Raspberry Pi 3 B+主板*1

★樹莓派電源*1

★USB TO TTL模塊*1

★面包板*1（可選）

★40P軟排線*1

★跳線若干

三、實(shí)驗(yàn)原理

（一）pyserial概述

該模塊封裝了對(duì)串行端口的訪問届榄。它為Windows浅乔，OSX，Linux铝条，BSD（可能是任何POSIX兼容系統(tǒng)）和IronPython上運(yùn)行的Python提供了后端靖苇。名為“串行”的模塊會(huì)自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)暮蠖恕?/p>

功能：

• 在所有支持的平臺(tái)上基于相同類的接口。
• 通過Python屬性訪問端口設(shè)置班缰。
• 通過RTS / CTS和/或Xon / Xoff支持不同的字節(jié)大小贤壁，停止位，奇偶校驗(yàn)和流控制埠忘。
• 有無超時(shí)都可以使用脾拆。
• 帶有“讀”和“寫”的API之類的文件（也支持“ readline”等）。
• 該軟件包中的文件是100％純Python莹妒。
• 該端口已設(shè)置為二進(jìn)制傳輸名船。沒有NULL字節(jié)剝離，CR-LF轉(zhuǎn)換等（對(duì)于POSIX啟用了很多次）旨怠。這使該模塊具有通用性渠驼。
• 與io庫兼容
• 示例中提供的RFC 2217客戶端（實(shí)驗(yàn)）。

（二）pyserial介紹

1.本地端口

class serial.Serial
    __init__(port=None, baudrate=9600, bytesize=EIGHTBITS, 
    parity=PARITY_NONE, stopbits=STOPBITS_ONE, timeout=None, 
    xonxoff=False, rtscts=False, write_timeout=None, 
    dsrdtr=False, inter_byte_timeout=None)

其中：
port：設(shè)備名稱或None鉴腻。如COM1,COM2,COM3,COM4......如果port設(shè)置為0對(duì)應(yīng)的為COM1迷扇。
baudrate（int）：設(shè)置波特率，如9600或115200等拘哨。
bytesize：數(shù)據(jù)位谋梭，可能的值：FIVEBITS信峻、SIXBITS倦青、SEVENBITS、EIGHTBITS盹舞。
parity：奇偶校驗(yàn)产镐， 啟用奇偶校驗(yàn)。PARITY_NONE, PARITY_EVEN, PARITY_ODD, PARITY_MARK, PARITY_SPACE踢步。
stopbits：停止位癣亚，可能的值：STOPBITS_ONE, STOPBITS_ONE_POINT_FIVE, STOPBITS_TWO。
timeout（float）：設(shè)置讀取超時(shí)值获印，timeout = None: 長(zhǎng)時(shí)間等待述雾；timeout = 0: 不阻塞形式 (讀完之后就返回)；timeout = x: x秒后超時(shí) (float allowed)。
xonxoff（bool）：?jiǎn)⒂密浖骺刂啤?br> rtscts（bool）：?jiǎn)⒂糜布≧TS / CTS）流量控制玻孟。
dsrdtr（bool）：?jiǎn)⒂糜布―SR / DTR）流控制唆缴。
write_timeout（float）：設(shè)置寫超時(shí)值。
inter_byte_timeout（float）：字符間超時(shí)黍翎，None禁用（默認(rèn)）面徽。

2.打開串口

在給出端口時(shí)，在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)立即打開端口匣掸。當(dāng)端口是None并且需要連續(xù)調(diào)用時(shí)它不會(huì)打開open()趟紊。

port是設(shè)備名稱：取決于操作系統(tǒng)。

打開串口0碰酝， 9600霎匈，8N1，連接超時(shí)0.5秒:

import serial #導(dǎo)入pyserial模塊
ser=serial.Serial("/dev/ttyUSB0",9600,timeout=0.5) #使用USB連接串行口
ser=serial.Serial("/dev/ttyAMA0",9600,timeout=0.5) #使用樹莓派的GPIO口連接串行口
ser=serial.Serial(1,9600,timeout=0.5)#winsows系統(tǒng)使用com1口連接串行口
ser=serial.Serial("com1",9600,timeout=0.5)#winsows系統(tǒng)使用com1口連接串行口
ser=serial.Serial("/dev/ttyS1",9600,timeout=0.5)#Linux系統(tǒng)使用com1口連接串行口
print ser.name#打印設(shè)備名稱
print ser.port#打印設(shè)備名
ser.open() #打開端口
s = ser.read(10)#從端口讀10個(gè)字節(jié)
ser.write("hello")#向端口些數(shù)據(jù)
ser.close()#關(guān)閉端口

3.獲得串行口狀態(tài)

串行口的屬性：
name:設(shè)備名字
portstr:已廢棄送爸，用name代替
port：讀或者寫端口
baudrate：波特率
bytesize：字節(jié)大小
parity：校驗(yàn)位
stopbits：停止位
timeout：讀超時(shí)設(shè)置
writeTimeout：寫超時(shí)
xonxoff：軟件流控
rtscts：硬件流控
dsrdtr：硬件流控
interCharTimeout:字符間隔超時(shí)

屬性的使用方法：

ser=serial.Serial("/dev/ttyAMA0",9600,timeout=0.5)
ser.open()

print ser.name#設(shè)備名字
print ser.port#讀或者寫端口
print ser.baudrate#波特率
print ser.bytesize#字節(jié)大小
print ser.parity#校驗(yàn)位N－無校驗(yàn)唧躲，E－偶校驗(yàn)，O－奇校驗(yàn)
print ser.stopbits#停止位
print ser.timeout#讀超時(shí)設(shè)置
print ser.writeTimeout#寫超時(shí)
print ser.xonxoff#軟件流控
print ser.rtscts#硬件流控
print ser.dsrdtr#硬件流控
print ser.interCharTimeout#字符間隔超時(shí)

ser.close()

4.設(shè)置串行口狀態(tài)

ser=serial.Serial("/dev/ttyAMA0",9600,timeout=0.5)

ser.baudrate＝9600#設(shè)置波特率

ser.bytesize＝8#字節(jié)大小
ser.bytesize＝serial.EiGHTBITS#8位數(shù)據(jù)位

ser.parity=serial.PARITY_EVEN#偶校驗(yàn)
ser.parity=serial.PARITY_NONE#無校驗(yàn)
ser.parity=serial.PARITY_ODD#奇校驗(yàn)

ser.stopbits＝1#停止位
ser.timeout＝0.5#讀超時(shí)設(shè)置
ser.writeTimeout＝0.5#寫超時(shí)
ser.xonxoff=False#軟件流控
ser.rtscts=False#硬件流控
ser.dsrdtr=False#硬件流控
ser.interCharTimeout=0.5#字符間隔超時(shí)

5.serial方法：

open()                  # 打開串口
close()                 # 立即關(guān)閉串口
isOpen()                #看看這個(gè)串口是否已經(jīng)被打開
setBaudrate(baudrate)   # change baud rate on an open port
inWaiting()             # 返回接收緩存中的字節(jié)數(shù)
read(size=1)            # 從串口讀size個(gè)字節(jié)碱璃。如果指定超時(shí)弄痹，
                        #則可能在超時(shí)后返回較少的字節(jié)；
                        #如果沒有指定超時(shí)嵌器，則會(huì)一直等到收完指定的字節(jié)數(shù)肛真。

write(s)                # 發(fā)送s，并返回發(fā)送字節(jié)數(shù)爽航。如果bytes和bytearray可用蚓让，
                        #則接受其作為參數(shù)；否則接受str作為參數(shù)讥珍。

flushInput()            # 丟棄接收緩存中的所有數(shù)據(jù)
flushOutput()           # 終止當(dāng)前寫操作历极，并丟棄發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)。
sendBreak(duration=0.25)# 發(fā)送BREAK條件衷佃，并于duration時(shí)間之后返回IDLE
setRTS(level=1)         # 將RTS行設(shè)置為指定的邏輯級(jí)別
setDTR(level=1)         # 將DTR行設(shè)置為指定邏輯級(jí)別
getCTS()                # 返回CTS行的狀態(tài)
getDSR()                # 返回DSR行的狀態(tài)
getRI()                 # 返回RI行的狀態(tài)
getCD()                 # 返回CD行的狀態(tài)

6.Readline庫

data = ser.readline() #是讀一行趟卸，以/n結(jié)束，要是沒有/n就一直讀氏义，阻塞锄列。
data = ser.readlines()和ser.xreadlines()#都需要設(shè)置超時(shí)時(shí)間

使用readline()時(shí)要小心。在打開串行端口時(shí)惯悠，請(qǐng)務(wù)必指定一個(gè)超時(shí)時(shí)間邻邮，否則如果沒有收到換行符，它將永遠(yuǎn)阻塞克婶。另請(qǐng)注意筒严，readlines()僅適用于超時(shí)丹泉。 readlines()取決于是否存在超時(shí)，并將其解釋為EOF（文件末尾）鸭蛙。如果未正確打開端口嘀掸，則會(huì)引發(fā)異常。

7.EOL

要為指定EOL字符或使用通用換行模式规惰，建議使用io.TextIOWrapper：

import serial
import io
ser = serial.serial_for_url('loop://', timeout=1)
sio = io.TextIOWrapper(io.BufferedRWPair(ser, ser))

sio.write(unicode("hello\n"))
sio.flush() # it is buffering. required to get the data out *now*
hello = sio.readline()
print(hello == unicode("hello\n"))

四睬塌、實(shí)驗(yàn)步驟

??第1步： 連接電路。與樹莓派基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)36：通用串口通信實(shí)驗(yàn)一樣設(shè)置樹莓派的串口為通用串口歇万，與PC上的串口調(diào)試工具通信揩晴。

下圖中的USB要插到筆記本電腦上哈，為方便拍照就沒插上贪磺。連線很簡(jiǎn)單硫兰，電路圖就沒畫了。

USB TO TTL模塊實(shí)物接線圖

??第2步： 向串口發(fā)送簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)程序寒锚。PC串口調(diào)試工具上將收到字符串“Send string by serial”劫映。

import serial

ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA0', 9600, timeout=0.5)
ser.write('Send string by serial'.encode("gbk"))

??第3步： 樹莓派接收PC串口調(diào)試工具發(fā)送的字符，打印出來刹前，再發(fā)送回PC串口調(diào)試工具泳赋。手動(dòng)設(shè)置讀取字符的數(shù)量。

#!/usr/bin/python
import serial
from time import sleep
 
ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA0', 9600, timeout=0.5) 
 
print ser.port
print ser.baudrate
 
def recv(serial):  
  while True:  
    data =serial.read(10)  #手動(dòng)設(shè)置讀取字符的數(shù)量為10
    if data == '':  
      continue
    else:
      break
    sleep(0.02) 
  return data 
 
while True:  
  data =recv(ser) 
  if data != '': 
    print data
    ser.write(data)

??第4步： 樹莓派接收PC串口調(diào)試工具發(fā)送的字符喇喉，打印出來祖今，再發(fā)送回PC串口調(diào)試工具。通過inWaiting()函數(shù)自動(dòng)獲得接收緩沖區(qū)字符數(shù)拣技。

# -*- coding: utf-8 -*
import serial
import time

ser = serial.Serial('/dev/ttyAMA0', 9600, timeout=0.5)

def rec_tra():
    while True:
        count = ser.inWaiting() # 獲得接收緩沖區(qū)字符
        if count != 0:
            recv = ser.read(count) # 讀取內(nèi)容
            ser.write(recv)        # 發(fā)送回PC
            print recv
        ser.flushInput()  # 清空接收緩沖區(qū)
        time.sleep(0.1)   # 必要的軟件延時(shí)

if __name__ == '__main__':
    try:
        rec_tra()
    except KeyboardInterrupt:
        if ser != None:
            ser.close()