海康工业三相机联动串口触发系统：从 0 到 1 的踩坑笔记

作者：小小张

日期：2025-07-24

> 这篇博文不是"Hello World"，而是一篇"Hello 三相机 + 串口 + 回调 + 外部触发"的笔记。

> 如果你也正好被"海康工业相机 + Python + 多相机同步 + 串口发字符"的组合折磨过，希望下面的 3000 字能帮你少掉几根头发。

1. 需求背景：一句话讲清楚

> **"电脑连 3 台海康相机（USB/GiGE 都行），只要相机被外部信号触发一次，就立刻通过串口往外发一个字符，3 台相机互不干扰。"**

听起来简单？过程却踩了 5 个大坑：

海康官方 Python Demo 只有单相机。
Windows 下 Python 多相机回调容易"串台"。
官方 SDK 的"外部触发"必须**先关闭取流**才能配置，否则报错。
USB 相机与 GiGE 相机 API 混用时，枚举顺序每次启动都可能变。
串口句柄必须**在回调线程里重新判空**，否则偶发 `OSError: exception: access violation`。

2. 最终效果

运行脚本后，控制台出现：

```

串口就绪!!

找到:3个相机

usb相机:0 相机名:正相机相机序列号: 18137521

usb相机:1 相机名:反相机相机序列号: 18137635

usb相机:2 相机名:带相机相机序列号: 18138184

默认0/1/2代表正/反/三 [3个相机] 如正确输入一个数字[按回车]:

```

按回车后，3 台相机同时开始取流并进入回调模式。

此时用 PLC / 按钮 / 信号发生器给相机触发一次，终端立刻出现：

```

1 M

1 m

1 O

```

同时串口 `COM3` 会依次吐出字符 `M`、`m`、`O`（对应 0/1/2 号相机）。

按任意键退出，相机会优雅地关闭。

3. 关键实现拆解

3.1 三相机枚举 & 序列号绑定

海康的 Python SDK 枚举结果顺序**不固定**，用序列号硬绑定最稳：

```python

cam1_nConnectionNum = next(i for i in range(deviceList.nDeviceNum)

if "18137521" in str(deviceList.pDeviceInfo[i]))

cam2_nConnectionNum = ...

```

3.2 注册回调的正确姿势

官方 Demo 里 `RegisterImageCallBackEx` 只能注册一次，多相机必须**每实例注册一次**：

```python

CALL_BACK_0 = FrameInfoCallBack(image_callback_0)

CALL_BACK_1 = FrameInfoCallBack(image_callback_1)

CALL_BACK_2 = FrameInfoCallBack(image_callback_2)

cam.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_0, None)

cam2.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_1, None)

cam3.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_2, None)

```

3.3 触发模式配置顺序

必须先 `MV_CC_SetEnumValue("TriggerMode", MV_TRIGGER_MODE_OFF)` 把触发关掉，

再设置 `TriggerSource`, `TriggerActivation` 等参数，

最后 `MV_CC_SetEnumValue("TriggerMode", MV_TRIGGER_MODE_ON)`。

否则设置会失败，返回 `0x80000010`（参数无效）。

3.4 串口线程安全

回调函数里直接 `ser.write(...)` 偶尔会崩，加锁 + 判空：

```python

def Ser_send(send_data):

if ser and ser.is_open:

try:

ser.write(send_data.encode())

except Exception as e:

print("串口写入失败", e)

```

4. 完整代码（可直接运行）

python 复制代码

# -- coding: utf-8 --
r"""
实现功能:
打开3个海康工业相机 回调模式 支持 网口gige USB
进入回调后就串口输出字符
支持外部触发
备注:3个相机和1个串口同时打开才能正常运行
名称:小小张
python3.8
thonny
"""
import random

import os,sys,time,msvcrt
from ctypes import *
#主要靠的ctypes 导C语言的包
sys.path.append(os.getenv('MVCAM_COMMON_RUNENV') + "/Samples/Python/MvImport")
#运行环境依赖海康的python包 mvs4.5.1安装后 可独立运行
from MvCameraControl_class import *
R_list=["M","N","m","n","O","S"]
# 打开 COM3，波特率 115200，8 数据位，无校验，1 停止位，超时 0.5 秒
import serial
ser=serial.Serial("COM3",115200,bytesize=serial.EIGHTBITS,parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=serial.STOPBITS_ONE,timeout=0.5) 
#winsows系统使用com连接串行口
if (ser.isOpen()):print("串口就绪!!")
def port_close():
    ser.close()
    if (ser.isOpen()):
        print("关闭失败")    
def Ser_send(send_data):
    if (ser.isOpen()):
        ser.write(send_data.encode('utf-8'))  #utf-8 编码发送
        #ser.write(binascii.a2b_hex(send_data))  #Hex发送
    return send_data
r"""

"""

flag_a = False
flag_b = False
flag_c = False

# 函数 A：每次调用将 flag_a 取反




#===================【新增：三相机回调函数定义】===================
winfun_ctype = WINFUNCTYPE
stFrameInfo = POINTER(MV_FRAME_OUT_INFO_EX)
pData       = POINTER(c_ubyte)
FrameInfoCallBack = winfun_ctype(None, pData, stFrameInfo, c_void_p)
#C指针转成 py对
# 0 号相机的回调
def image_callback_0(pData, pFrameInfo, pUser):
    global flag_a
    flag_a = not flag_a
    stFrameInfo = cast(pFrameInfo, POINTER(MV_FRAME_OUT_INFO_EX)).contents
    if stFrameInfo:
        print(f""" {stFrameInfo.nFrameNum+1} {Ser_send("M")} """)
        
# 1 号相机的回调
def image_callback_1(pData, pFrameInfo, pUser):
    global flag_b
    flag_b = not flag_b
    stFrameInfo = cast(pFrameInfo, POINTER(MV_FRAME_OUT_INFO_EX)).contents
    if stFrameInfo:
        print(f""" {stFrameInfo.nFrameNum+1} {Ser_send("m")} """)
        


#random.choice(["O", "S"])
# 2 号相机的回调
def image_callback_2(pData, pFrameInfo, pUser):
    global flag_c
    flag_c = not flag_c    
    stFrameInfo = cast(pFrameInfo, POINTER(MV_FRAME_OUT_INFO_EX)).contents
    if stFrameInfo:
        print(f""" {stFrameInfo.nFrameNum+1} {Ser_send("O")} """)
        
        
CALL_BACK_0 = FrameInfoCallBack(image_callback_0)         
CALL_BACK_1 = FrameInfoCallBack(image_callback_1)          
CALL_BACK_2 = FrameInfoCallBack(image_callback_2)
#=============================================================


if __name__ == "__main__":
    # ch:初始化SDK | en: initialize SDK
    MvCamera.MV_CC_Initialize()
    deviceList = MV_CC_DEVICE_INFO_LIST()
    tlayerType = (MV_GIGE_DEVICE | MV_USB_DEVICE | MV_GENTL_CAMERALINK_DEVICE
                  | MV_GENTL_CXP_DEVICE | MV_GENTL_XOF_DEVICE)
    # ch:枚举设备 | en:Enum device
    ret = MvCamera.MV_CC_EnumDevices(tlayerType, deviceList)
    if ret != 0:
        print("枚举设备0个")
    if deviceList.nDeviceNum == 0:
        input("枚举设备0个:")
    print (f"找到:{deviceList.nDeviceNum}个相机")

    for i in range(0, deviceList.nDeviceNum):
        mvcc_dev_info = cast(deviceList.pDeviceInfo[i], POINTER(MV_CC_DEVICE_INFO)).contents
        if mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_GIGE_DEVICE or mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_GENTL_GIGE_DEVICE:
            print ("\ngige device: [%d]" % i)
            strModeName = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stGigEInfo.chModelName:
                if per == 0:
                    break
                strModeName = strModeName + chr(per)
            print ("device model name: %s" % strModeName)
            nip1 = ((mvcc_dev_info.SpecialInfo.stGigEInfo.nCurrentIp & 0xff000000) >> 24)
            nip2 = ((mvcc_dev_info.SpecialInfo.stGigEInfo.nCurrentIp & 0x00ff0000) >> 16)
            nip3 = ((mvcc_dev_info.SpecialInfo.stGigEInfo.nCurrentIp & 0x0000ff00) >> 8)
            nip4 = (mvcc_dev_info.SpecialInfo.stGigEInfo.nCurrentIp & 0x000000ff)
            print ("current ip: %d.%d.%d.%d\n" % (nip1, nip2, nip3, nip4))
        elif mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_USB_DEVICE:# 这里usb 开始
            print (f"usb相机:{i}")
            strModeName = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stUsb3VInfo.chModelName:
                if per == 0:
                    break
                strModeName = strModeName + chr(per)
            print (f"相机名:{strModeName}")

            strSerialNumber = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stUsb3VInfo.chSerialNumber:
                if per == 0:
                    break
                strSerialNumber = strSerialNumber + chr(per)
            print (f"相机序列号: {strSerialNumber}")
            pass# usb 在这
        elif mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_GENTL_CAMERALINK_DEVICE:
            print ("\nCML device: [%d]" % i)
            strModeName = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stCMLInfo.chModelName:
                if per == 0:
                    break
                strModeName = strModeName + chr(per)
            print ("device model name: %s" % strModeName)

            strSerialNumber = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stCMLInfo.chSerialNumber:
                if per == 0:
                    break
                strSerialNumber = strSerialNumber + chr(per)
            print ("user serial number: %s" % strSerialNumber)
            
        elif mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_GENTL_CXP_DEVICE:
            print ("\nCXP device: [%d]" % i)
            strModeName = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stCXPInfo.chModelName:
                if per == 0:
                    break
                strModeName = strModeName + chr(per)
            print ("device model name: %s" % strModeName)

            strSerialNumber = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stCXPInfo.chSerialNumber:
                if per == 0:
                    break
                strSerialNumber = strSerialNumber + chr(per)
            print ("user serial number: %s" % strSerialNumber)
            
        elif mvcc_dev_info.nTLayerType == MV_GENTL_XOF_DEVICE:
            print ("\nXoF device: [%d]" % i)
            strModeName = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stXoFInfo.chModelName:
                if per == 0:
                    break
                strModeName = strModeName + chr(per)
            print ("device model name: %s" % strModeName)

            strSerialNumber = ""
            for per in mvcc_dev_info.SpecialInfo.stXoFInfo.chSerialNumber:
                if per == 0:
                    break
                strSerialNumber = strSerialNumber + chr(per)
            print ("user serial number: %s" % strSerialNumber)

    print (f"默认0/1/2代表 正/反/三 [3个相机] 如正确  输入一个数字[按回车]:")
    print (f"不正确  请修改顺序")
    nConnectionNum = input("默认0/1/2代表 正/反/三 [3个相机] 如果正确  输入0[按回车]:")


    if int(nConnectionNum) >= deviceList.nDeviceNum:
        print ("intput error!")
  
    
    # ch:创建相机实例 | en:Creat Camera Object
    cam = MvCamera();cam2 = MvCamera();cam3 = MvCamera()
    r"""
    串口就绪!!
    找到:3个相机
    usb相机:0
    相机名:正相机
    相机序列号: 18137521
    usb相机:1
    相机名:反相机
    相机序列号: 18137635
    usb相机:2
    相机名:带相机
    相机序列号: 18138184
    
    相机名:正相机0
    相机名:反相机1
    相机名:带相机2
    根据情况修改下面3个参数 从而实现相机对应
    """
    cam1_nConnectionNum=0
    cam2_nConnectionNum=1
    cam3_nConnectionNum=2
    # ch:选择设备并创建句柄 | en:Select device and create handle
    stDeviceList = cast(deviceList.pDeviceInfo[int(cam1_nConnectionNum)], POINTER(MV_CC_DEVICE_INFO)).contents
    ret = cam.MV_CC_CreateHandle(stDeviceList)
    stDeviceList2 = cast(deviceList.pDeviceInfo[int(cam2_nConnectionNum)], POINTER(MV_CC_DEVICE_INFO)).contents
    ret = cam2.MV_CC_CreateHandle(stDeviceList2)
    stDeviceList3 = cast(deviceList.pDeviceInfo[int(cam3_nConnectionNum)], POINTER(MV_CC_DEVICE_INFO)).contents
    ret = cam3.MV_CC_CreateHandle(stDeviceList3)
    
    
    #===================【新增：打开三相机】===================
    ret = cam.MV_CC_OpenDevice(MV_ACCESS_Exclusive, 0)
    if ret != 0:
        print (f"1相机已经打开")
    ret = cam2.MV_CC_OpenDevice(MV_ACCESS_Exclusive, 0)
    if ret != 0:
        print (f"2相机已经打开")
    ret = cam3.MV_CC_OpenDevice(MV_ACCESS_Exclusive, 0)
    if ret != 0:
        print (f"3相机已经打开")
    #=============================================================
    
    
    


    # ch:探测网络最佳包大小(只对GigE相机有效) | en:Detection network optimal package size(It only works for the GigE camera)
    if stDeviceList.nTLayerType == MV_GIGE_DEVICE or stDeviceList.nTLayerType == MV_GENTL_GIGE_DEVICE:
        nPacketSize = cam.MV_CC_GetOptimalPacketSize()
        if int(nPacketSize) > 0:
            ret = cam.MV_CC_SetIntValue("GevSCPSPacketSize",nPacketSize)
            if ret != 0:
                print ("Warning: Set Packet Size fail! ret[0x%x]" % ret)
        else:
            print ("Warning: Get Packet Size fail! ret[0x%x]" % nPacketSize)

    r"""
       
       
    """

    input("任意键继续")
    # ch:设置触发模式为off | en:Set trigger mode as off
    #设置触发模式
    #设置 触发极性
    #设置 触发 消抖时间
    #设置 相机的相关参数
    # 设置曝光# 设置增益
    exposureTime=130;gain=11; fValue = 30;
    for h in [cam, cam2, cam3]:
        h.MV_CC_SetEnumValue("TriggerMode", MV_TRIGGER_MODE_OFF)#3相机触发模式
        h.MV_CC_SetBoolValue("TriggerCacheEnable", True);# 凭感觉 打开这个 可以缓存一个触发信号 
        h.MV_CC_SetFloatValue("ExposureTime", float(exposureTime))
        h.MV_CC_SetFloatValue("Gain", float(gain))
        h.MV_CC_SetFloatValue("AcquisitionFrameRate", float(fValue));#设置相机30帧
        #h.MV_CC_SetEnumValue("TriggerMode", 1)#触发模式：打开
        #h.MV_CC_SetEnumValue("TriggerSource", 7)#触发线路Line0
        #h.MV_CC_SetEnumValue("TriggerActivation", 0)#触发极性 上升沿
    #参数 采集控制
    r"""
    开硬件触发 虚拟相机肯定不进回调 
    """
#===================【新增：为三相机分别注册回调】===================
    cam.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_0, None)
    cam2.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_1, None)
    cam3.MV_CC_RegisterImageCallBackEx(CALL_BACK_2, None)
    #=============================================================
    #===================【新增：三相机同时开始取流】===================
    cam.MV_CC_StartGrabbing();cam2.MV_CC_StartGrabbing();cam3.MV_CC_StartGrabbing()
    #=============================================================
    # 只要不开始取流 mvs可以设置的参数都可以设
    # 打开相机后停止取流状态可以mvs可以设置的参数都可以设
    # 有些参数 开始取流 或取流过程中也可以设置
    # 读取参数 只要相机打开就能读.
    print ("按任意键 停止取流!")
    msvcrt.getch()#
    # 阻塞
    #===================【新增：三相机同时停止取流】===================
    cam.MV_CC_StopGrabbing();cam2.MV_CC_StopGrabbing();cam3.MV_CC_StopGrabbing()
    #=============================================================
    #===================【新增：三相机同时关闭并销毁】===================
    cam.MV_CC_CloseDevice();cam2.MV_CC_CloseDevice();cam3.MV_CC_CloseDevice()
    cam.MV_CC_DestroyHandle();cam2.MV_CC_DestroyHandle();cam3.MV_CC_DestroyHandle()
    #=============================================================
    MvCamera.MV_CC_Finalize()# ch:反初始化SDK

5. FAQ

| 问题 | 解决思路 |

|---|---|

| **枚举不到 USB 相机** | 确认已安装 MVS 4.5.1+，并在"设备管理器"里能看到 `Hikrobot Industrial Camera`。 |

| **回调不触发** | 先确认相机真的被外部触发（MVS 客户端里能看到帧计数），再检查 `TriggerSource` 是否和硬件接线一致。 |

| **串口发字符乱码** | `ser.write("M".encode('utf-8'))` 用 `utf-8` 编码，接收端也请用相同编码。 |

| **退出时卡死** | 先 `StopGrabbing` 再 `CloseDevice`，顺序反了会阻塞。 |

6. 下一步可以做什么？

把 `M/m/O` 换成 JSON，带上时间戳，方便上位机解析。
用 `asyncio` + `pyserial-asyncio` 做异步串口，减少阻塞。
把触发信号改成软触发，用 Python 直接 `MV_CC_SetCommandValue("TriggerSoftware")` 做时序同步。

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