1. 安装 pyserial
首先，你需要安装 pyserial 库。可以通过 pip 安装：
pip install pyserial
2. 基本概念
串口通信（Serial Communication）是通过串行端口（如 USB 转串口设备、COM 端口等）进行数据传输的一种方式。常见用途包括与微控制器（如 Arduino）、传感器或其他硬件设备通信。
在 Python 中，pyserial 提供了一个简单的接口来操作串口。
3. 基础代码示例
以下是一个简单的示例，展示如何打开串口、发送数据和接收数据：
import serial
import time
# 配置串口参数
port = 'COM3' # Windows 示例，Linux/Mac 可能是 '/dev/ttyUSB0'
baudrate = 9600 # 波特率，根据设备设置
timeout = 1 # 读取超时时间（秒）
# 初始化串口
try:
ser = serial.Serial(
port=port,
baudrate=baudrate,
timeout=timeout
)
print(f"已连接到 {port}")
except serial.SerialException as e:
print(f"连接失败: {e}")
exit()
# 发送数据
message = "Hello, Serial!\n"
ser.write(message.encode('utf-8')) # 将字符串编码为字节并发送
print(f"已发送: {message.strip()}")
# 接收数据
time.sleep(1) # 等待一秒，确保有数据返回
if ser.in_waiting > 0: # 检查是否有数据在缓冲区
data = ser.readline().decode('utf-8').strip() # 读取一行并解码
print(f"收到: {data}")
# 关闭串口
ser.close()
print("串口已关闭")
4. 代码解释
serial.Serial(): 创建一个串口对象，参数包括端口号、波特率和超时时间。port: 串口名称。Windows 上是COMx（如COM3），Linux/Mac 上是/dev/ttyUSBx或/dev/ttySx。baudrate: 数据传输速率，常见值有 9600、115200 等，需与设备一致。timeout: 读取超时，避免程序无限等待。write(): 发送数据，需将字符串编码为字节（如encode('utf-8')）。readline(): 读取一行数据（以换行符\n结束）。in_waiting: 检查缓冲区是否有数据。
5. 如何找到串口号
在连接设备后，你需要知道设备的串口号。可以用以下代码列出所有可用串口：
import serial.tools.list_ports
ports = serial.tools.list_ports.comports()
for port in ports:
print(f"端口: {port.device}, 描述: {port.description}")
运行后会显示类似：
端口: COM3, 描述: USB Serial Port (COM3)
端口: COM1, 描述: Communications Port (COM1)
根据描述选择正确的端口。
6. 常见问题与解决
- 端口被占用: 确保没有其他程序（如 Arduino IDE 的串口监视器）占用端口。
- 波特率不匹配: 确认波特率与设备一致。
- 无数据返回: 检查设备是否正确连接并发送数据。
7. 高级示例：持续读取数据
以下是一个循环读取串口数据的示例：
import serial
import time
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
try:
while True:
if ser.in_waiting > 0:
data = ser.readline().decode('utf-8').strip()
print(f"收到: {data}")
time.sleep(0.1) # 短暂休眠，避免占用过多 CPU
except KeyboardInterrupt:
print("程序终止")
finally:
ser.close()
print("串口已关闭")
8. 与硬件交互示例（如 Arduino）
假设 Arduino 运行以下代码：
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
String msg = Serial.readString();
Serial.println("收到: " + msg);
}
}
Python 端可以这样与之交互：
import serial
import time
ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
time.sleep(2) # 等待 Arduino 重启
ser.write("Test\n".encode('utf-8'))
time.sleep(1)
if ser.in_waiting > 0:
response = ser.readline().decode('utf-8').strip()
print(response) # 输出: 收到: Test
ser.close()
9. 更多资源
- 官方文档: pyserial 文档
- 示例项目: 搜索 “Python serial Arduino” 可找到更多与硬件交互的案例。