Python实现串口通信（Python+Stm32）详解

李庚骏

Python实现串口通信（Python+Stm32）详解引言在现代的嵌入式系统开发和自动化控制中，串口通信是一种非常常见的通信方式。Python作为一种易于学习且功能强大的编程语言，结合Stm32微控制器，能够实现高效、灵活的串口通信。本文将详细介绍如何使用Python和Stm32实现串口通信，涵盖硬件连接、软件编程、代码解析及演示等内容。一、实现效果通过Python脚本，我们可以向Stm32发送数据，并接收来自Stm32的响应。这种通信方式广泛应用于数据采集、设备控制等场景。二、说明本文将以Python的pyserial库为基础，结合Stm32微控制器，演示串口通信的实现过程。需要注意的是，这里的Stm32开发板假设已具备基本的串口通信功能，如USART1。三、Python串口通信代码详解3.1包下载首先，你需要安装Python的pyserial库，用于串口通信。可以通过pip命令快速安装：pipinstallpyserial13.2代码部分下面是Python串口通信的详细代码示例及解析。importserial#导入serial库，用于串口通信fromtimeimportsleep#导入time库中的sleep函数，用于延时#定义接收函数defrecv(serial_port):"""从串口接收数据。参数:serial_port(serial.Serial):已打开的串口对象。返回:bytes:接收到的数据，如果没有数据则返回空bytes。"""whileTrue:#无限循环，直到接收到数据data=serial_port.read_all()#读取所有可用的数据ifdata:#如果data不为空，则跳出循环breaksleep(0.02)#短暂延时后再次尝试读取，避免CPU占用过高returndata#定义发送函数defsend(serial_port,send_data):"""向串口发送数据。参数:serial_port(serial.Serial):已打开的串口对象。send_data(str):要发送的数据，字符串类型。"""ifserial_port.isOpen():#检查串口是否已打开serial_port.write(send_data.encode('utf-8'))#将字符串编码为bytes后发送print("发送成功",send_data)else:print("发送失败！串口未打开。")#主程序if__name__=='__main__':#初始化串口serial_port=serial.Serial('COM3',9600,timeout=0.5)#设置端口号、波特率、超时时间ifserial_port.isOpen():print("串口打开成功")else:print("串口打开失败，请检查端口号和连接")try:#主循环，用于持续接收和发送数据whileTrue:#接收用户输入send_data=input("输入要发送的数据（输入'x'退出）：")ifsend_data.lower()=='x':#如果用户输入'x'，则退出程序break#发送数据send(serial_port,send_data)#延时，等待数据接收sleep(0.5)#接收数据received_data=recv(serial_port)ifreceived_data:print("接收到数据：",received_data.decode('utf-8'))#将接收到的bytes解码为字符串后打印exceptKeyboardInterrupt:print("程序被用户中断")finally:#关闭串口ifserial_port.isOpen():serial_port.close()print("串口已关闭")12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970代码解析：导入模块：导入serial模块用于串口通信，以及time模块中的sleep函数用于延时。定义接收函数：recv函数用于接收串口数据，通过无限循环不断尝试读取数据，直到有数据可读或程序被中断。使用serial_port.read_all()读取所有可用的数据，并通过短暂延时减少CPU占用。定义发送函数：send函数负责发送数据，首先检查串口是否打开，然后使用serial_port.write()发送编码后的数据。注意，发送的数据需要是bytes类型，因此这里使用send_data.encode('utf-8')进行编码。主程序：设置串口参数（端口号、波特率、超时时间），并通过无限循环接收用户输入的数据，发送并接收响应。当接收到特定数据（如’x’）或程序被中断时，退出循环并关闭串口。四、Stm32串口通信4.1硬件部分在硬件方面，你需要将Stm32开发板的串口（如USART1）通过USB转TTL模块连接到电脑的USB串口。通常，USART1的TX（发送端）连接到PA9，RX（接收端）连接到PA10。4.2代码部分在Stm32端，你需要编写相应的串口接收和发送代码。这里以HAL库为例，展示一个简化的串口发送函数：#include"stm32f1xx_hal.h"UART_HandleTypeDefhuart1;//假设已经配置好huart1结构体voidUSART_SendByte(uint8_tByte){HAL_UART_Transmit(&huart1,&Byte,1,HAL_MAX_DELAY);//发送单个字节}//在主函数或其他适当的位置调用USART_SendByte函数发送数据123456789注意：这里的代码仅为示例，实际项目中需要根据具体的硬件和库函数进行调整。接收数据通常涉及到中断处理或轮询方式，具体实现会相对复杂一些。五、总结通过本文，我们详细介绍了如何使用Python的pyserial库与Stm32微控制器实现串口通信。代码部分涵盖了从串口初始化、数据发送、数据接收到程序异常处理和资源清理的完整流程。希望这些内容能够帮助你在项目中成功实现串口通信功能。