python serial模块使用

在Python中实现串口通信，最常用且功能强大的库是 pySerial （通常通过 import serial 导入）

。它支持跨平台操作（Windows、Linux、macOS），提供了完整的串口访问功能。

一、核心步骤与基础代码

实现串口通信通常遵循以下步骤：

安装 pySerial 使用 pip 安装：
复制代码
```
pip install pyserial
```

导入库并打开串口 导入库后，通过 serial.Serial() 创建并打开串口连接。关键参数包括端口号（port）和波特率（baudrate）。

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import serial

# 基础示例：打开 COM3，波特率 9600
ser = serial.Serial('COM3', 9600)

更完整的参数配置示例如下：

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ser = serial.Serial(
    port='COM3',                    # Windows端口，Linux下如 '/dev/ttyUSB0'
    baudrate=9600,                 # 波特率
    bytesize=serial.EIGHTBITS,     # 数据位，默认为8
    parity=serial.PARITY_NONE,     # 校验位，默认为无
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE,  # 停止位，默认为1
    timeout=1                      # 读超时时间（秒），None为阻塞读取，0为非阻塞
)

读写数据

发送数据 ：使用 write() 方法，参数必须是字节（bytes）类型。

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ser.write(b'Hello, World!')  # 发送字节数据
ser.write("Hello\r\n".encode('utf-8'))  # 将字符串编码为字节后发送

读取数据 ：常用 read()、readline() 或检查 in_waiting 属性。

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data = ser.read(10)           # 读取10个字节
line = ser.readline()          # 读取一行，直到换行符
bytes_waiting = ser.in_waiting # 获取接收缓冲区中的字节数

关闭串口 操作完成后，务必关闭串口以释放系统资源。
复制代码
```
ser.close()
```

二、实用技巧与进阶操作

自动检测可用串口 在不确定端口号时，可以自动列出所有可用串口。

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import serial.tools.list_ports

ports = serial.tools.list_ports.comports()
for port in ports:
    print(f"设备: {port.device}, 描述: {port.description}")

使用 with 语句自动管理资源 使用 with 语句可以确保串口在代码块结束后被正确关闭，即使发生异常也是如此。
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```
with serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1) as ser:
    ser.write(b'AT\r\n')
    response = ser.readline()
    print(response.decode('utf-8'))
```

多线程处理读写 对于需要同时进行读写操作的应用（如聊天工具、设备监控），可以使用多线程。

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import threading
import time

def read_from_port(ser):
    while True:
        if ser.in_waiting > 0:
            data = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            print(f"收到: {data}")

def main():
    ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1)
    read_thread = threading.Thread(target=read_from_port, args=(ser,))
    read_thread.daemon = True  # 设置为守护线程，主程序退出时自动结束
    read_thread.start()

    # 主线程可以处理发送或其他逻辑
    while True:
        message = input("输入要发送的消息 (输入quit退出): ")
        if message.lower() == 'quit':
            break
        ser.write((message + '\r\n').encode('utf-8'))
    ser.close()

三、常见问题与解决方案

问题现象	可能原因	解决方案
`SerialException: could not open port`	端口号错误、端口被其他程序占用、权限不足（Linux常见）	使用 `list_ports.comports()` 确认端口名；关闭占用程序（如串口调试助手）；在Linux下使用 `sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0` 或将自己加入 `dialout` 用户组。
读取数据为空或超时	波特率等参数与设备不匹配、设备未发送数据、`timeout`设置过短	确认设备与代码的波特率、数据位、停止位、校验位完全一致；使用串口调试工具验证设备是否正常发送数据；适当增加 `timeout` 参数值。
数据乱码	编码不一致、串口参数不匹配	使用 `ser.read()` 获取原始字节后，用正确的编码（如 `'utf-8'`、`'gbk'`）解码；再次核对并统一所有串口参数。
`'bool' object is not callable`	错误地将属性 `is_open` 当作方法调用，写成了 `ser.is_open()`	正确写法应为 `ser.is_open`，这是一个属性而非方法。
`AttributeError: module 'serial' has no attribute 'Serial'`	库安装冲突或错误	正确的库名是 `pyserial`，但导入时使用 `import serial`。如果出错，可以尝试卸载后重新安装：`pip uninstall serial pyserial`，然后 `pip install pyserial`。

四、完整示例代码

以下是一个结合了错误处理、参数配置和简单读写功能的完整示例：

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import serial
import serial.tools.list_ports

def list_available_ports():
    """列出所有可用串口"""
    ports = serial.tools.list_ports.comports()
    if not ports:
        print("未找到可用串口设备。")
        return None
    print("可用串口设备：")
    for idx, port in enumerate(ports):
        print(f"  [{idx}] {port.device} - {port.description}")
    return ports

def main():
    # 1. 列出并选择端口
    available_ports = list_available_ports()
    if not available_ports:
        return
    
    port_index = int(input("请选择要打开的串口编号: "))
    selected_port = available_ports[port_index].device
    
    # 2. 配置并打开串口
    try:
        with serial.Serial(
            port=selected_port,
            baudrate=9600,
            bytesize=serial.EIGHTBITS,
            parity=serial.PARITY_NONE,
            stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
            timeout=2  # 设置读取超时为2秒
        ) as ser:
            
            print(f"串口 {ser.name} 已成功打开。")
            
            # 3. 发送数据
            send_data = b'Hello from Python!\r\n'
            ser.write(send_data)
            print(f"已发送: {send_data.decode('utf-8', errors='ignore').strip()}")
            
            # 4. 尝试读取数据
            if ser.in_waiting:
                received_data = ser.read(ser.in_waiting)
                print(f"接收到原始数据: {received_data}")
                try:
                    print(f"解码后: {received_data.decode('utf-8')}")
                except UnicodeDecodeError:
                    print("数据无法用UTF-8解码，可能为二进制数据。")
            else:
                print("未接收到数据。")
                
    except serial.SerialException as e:
        print(f"串口操作出错: {e}")
    except KeyboardInterrupt:
        print("\n程序被用户中断。")
    except Exception as e:
        print(f"发生未知错误: {e}")

if __name__ == "__main__":
    main()

这个示例整合了自动端口列表、使用 with 语句进行资源管理、基本的读写操作以及异常处理，是一个可以直接运行和修改的起点。

总结来说，使用Python进行串口通信的核心是正确安装和导入 pyserial 库，在创建 Serial 对象时确保参数与硬件设备完全匹配，并在读写数据时注意字节与字符串的转换。对于复杂应用，可以考虑使用多线程来分离读写逻辑。遇到问题时，应首先检查端口占用、参数匹配和权限设置这些最常见的原因。