痞子衡嵌入式：串口调试工具Jays-PyCOM诞生记（3）- 串口功能实现(pySerial)

2022-08-30 18:17:45

　　大家好，我是痞子衡，是正经搞技术的痞子。今天痞子衡给大家介绍的是串口调试工具pzh-py-com诞生之串口功能实现。

　　串口调试助手是最核心的当然是串口数据收发与显示的功能，pzh-py-com借助的是pySerial库实现串口收发功能，今天痞子衡为大家介绍pySerial是如何在pzh-py-com发挥功能的。

一、pySerial简介

　　pySerial是一套基于python实现serial port访问的库，该库的设计者为Chris Liechti，该库从2001年开始推出，一直持续更新至今，pzh-py-com使用的是pySerial 3.4。

　　pySerial的使用非常简单，可在其官网浏览一遍其提供的API： https://pythonhosted.org/pyserial/pyserial_api.html，下面痞子衡整理了比较常用的API如下：

class Serial(SerialBase):

    # 初始化串口参数

    def __init__(self, *args, **kwargs):

    # 打开串口

    def open(self):

    # 关闭串口

    def close(self):

    # 获取串口打开状态

    def isOpen(self):

    # 设置input_buffer/output_buffer大小

    def set_buffer_size(self, rx_size=4096, tx_size=None):

    # 获取input_buffer（接收缓冲区）里的byte数据个数

    def inWaiting(self):

    # 从串口读取size个byte数据

    def read(self, size=1):

    # 清空input_buffer

    def reset_input_buffer(self):

    # 向串口写入data里所有数据

    def write(self, data):

    # 等待直到output_buffer里的数据全部发送出去

    def flush(self):

    # 清空output_buffer

    def reset_output_buffer(self):

　　pySerial常用参数整理如下，需要特别强调的是任何运行时刻对如下参数进行修改，均是直接应用生效的，不需要重新调用open()和close()去激活，因为参数的修改在pySerial内部是通过与参数同名的方法实现的，而这些方法均调用了Serial里的一个叫_reconfigure_port()的方法实现的。

参数名	功能解释	备注/可设值
port	设备名	/dev/ttyUSB0 on GNU/Linux or COM3 on Windows
baudrate (int)	波特率	/
bytesize	数据位bit个数	FIVEBITS, SIXBITS, SEVENBITS, EIGHTBITS
stopbits	停止位	STOPBITS_ONE, STOPBITS_ONE_POINT_FIVE, STOPBITS_TWO
parity	奇偶校验位	PARITY_NONE, PARITY_EVEN, PARITY_ODD PARITY_MARK, PARITY_SPACE
timeout (float)	接收超时	None：blocking mode 0: non-blocking mode x: 超时时间x秒
write_timeout (float)	发送超时	同timeout

二、JaysPyCOM串口功能实现

　　串口功能代码实现主要分为三大部分：配置功能实现、接收功能实现、发送功能实现。在实现这些功能之前首先需要import两个module，分别是serial、threading，serial就是pySerial库；threading是python自带线程库，其具体作用下面代码里会介绍。

　　除此以外还定义两个全局变量，s_serialPort和s_recvInterval，s_serialPort是串口设备object实例，s_recvInterval是线程间隔时间。

import serial

import threading

s_serialPort = serial.Serial()

s_recvInterval = 0.5

2.1串口配置功能

　　串口配置里主要就是实现GUI界面上"Open"按钮的回调函数，即openClosePort()，软件刚打开时所有可用Port默认是Close状态，如果用户选定了配置参数（串口号、波特率...），并点击了"Open"按钮，此时便会触发openClosePort()的执行，在openClosePort()里我们需要配置s_serialPort的参数并打开指定的串口设备。

class mainWin(win.com_win):

    def setPort ( self ):

        s_serialPort.port = self.m_textCtrl_comPort.GetLineText(0)

    def setBaudrate ( self ):

        index = self.m_choice_baudrate.GetSelection()

        s_serialPort.baudrate = int(self.m_choice_baudrate.GetString(index))

    def setDatabits ( self ):

        # ...

    def setStopbits ( self ):

        # ...

    def setParitybits ( self ):

        # ...

    def openClosePort( self, event ):

        if s_serialPort.isOpen():

            s_serialPort.close()

            self.m_button_openClose.SetLabel('Open')

        else:

            # 获取GUI配置面板里的输入值赋给s_serialPort

            self.setPort()

            self.setBaudrate()

            self.setDatabits()

            self.setStopbits()

            self.setParitybits()

            # 打开s_serialPort指定的串口设备

            s_serialPort.open()

            self.m_button_openClose.SetLabel('Close')

            s_serialPort.reset_input_buffer()

            s_serialPort.reset_output_buffer()

            # 开启串口接收线程（每0.5秒定时执行一次）

            threading.Timer(s_recvInterval, self.recvData).start()

　　上述代码里需要特别讲一下的是串口接收线程，我们知道串口设备s_serialPort一旦打开之后，只要该串口设备的RXD信号线上有数据传输，pySerial底层会自动将其存入s_serialPort对应的input_buffer里，但并不会主动通知我们。那我们怎么知道input_buffer里有没有数据？此时就需要我们开启一个定时执行的线程，线程里会去查看input_buffer里是否有数据，如果有数据便显示出来，因此在串口设备打开的同时我们需要创建一个串口接收线程recvData()。

2.2串口接收功能

　　串口接收功能其实在串口配置里已经提到了，主要就是串口接收线程recvData()的实现，recvData()实现很简单，只有一个注意点，那就是threading.Timer()的用法，这是个软件定时器，它只能超时触发一次任务的执行，如果想让任务循环触发，那么需要在任务本身里添加threading.Timer()的调用。

    def clearRecvDisplay( self, event ):

        self.m_textCtrl_recv.Clear()

    def setRecvFormat( self, event ):

        event.Skip()

    def recvData( self ):

        if s_serialPort.isOpen():

            # 获取input_buffer里的数据个数

            num = s_serialPort.inWaiting()

            if num != 0:

                # 获取input_buffer里的数据并显示在GUI界面的接收显示框里

                data = s_serialPort.read(num)

                self.m_textCtrl_recv.write(data)

            # 这一句是线程能够定时执行的关键

            threading.Timer(s_recvInterval, self.recvData).start()

2.3串口发送功能

　　串口发送功能相比串口接收功能就简单多了，串口发送主要就是实现GUI界面上"Send"按钮的回调函数，即sendData()，代码实现比较简单，不予赘述。

    def clearSendDisplay( self, event ):

        self.m_textCtrl_send.Clear()

    def setSendFormat( self, event ):

        event.Skip()

    def sendData( self, event ):

        if s_serialPort.isOpen():

            # 获取发送输入框里的数据并通过串口发送出去

            lines = self.m_textCtrl_send.GetNumberOfLines()

            for i in range(0, lines):

                data = self.m_textCtrl_send.GetLineText(i)

                s_serialPort.write(str(data))

        else:

            self.m_textCtrl_send.Clear()

            self.m_textCtrl_send.write('Port is not open')

　　目前串口收发与显示实现均是基于字符方式，即发送输入框、接收显示框里仅支持ASCII码字符串，关于Char/Hex显示转换的功能（setRecvFormat()/setSendFormat()）并未加上，后续优化里会进一步做。

　　至此，串口调试工具pzh-py-com诞生之串口功能实现痞子衡便介绍完毕了，掌声在哪里~~~

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