Python pyserial库【串口通信】全面讲解
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pyserial 是 Python 中用于串口通信的标准库，支持跨平台操作（Windows/Linux/macOS）。它提供了简洁的 API 实现与串行设备（如 Arduino、传感器、工业设备等）的数据交互。
核心功能
- 串口连接管理
- 数据读写（字节/文本）
- 参数配置（波特率、数据位等）
- 超时与流控制
- 端口自动探测
安装
pip install pyserial
核心类与方法
1. 初始化串口
import serialser = serial.Serial(port='COM3', # Windows 示例# port='/dev/ttyUSB0', # Linux 示例baudrate=9600, # 波特率bytesize=serial.EIGHTBITS, # 数据位（5-8）parity=serial.PARITY_NONE, # 校验位（NONE, EVEN, ODD）stopbits=serial.STOPBITS_ONE, # 停止位（1, 1.5, 2）timeout=1, # 读超时（秒）write_timeout=1, # 写超时（秒）xonxoff=False, # 软件流控rtscts=False # 硬件流控
)
2. 基本操作
# 打开串口
if not ser.is_open:ser.open()# 写入数据
ser.write(b'Hello World\r\n') # 发送字节数据
ser.write("文本数据".encode()) # 发送文本需编码# 读取数据
data = ser.read(size=10) # 读取10字节
line = ser.readline() # 读取一行（直到\n）
all_data = ser.read_all() # 读取缓冲区所有数据# 关闭串口
ser.close()
3. 上下文管理（推荐）
with serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1) as ser:ser.write(b'PING')response = ser.readline()print(response.decode())
关键参数详解
| 参数 | 说明 | 常用值 |
|---|---|---|
baudrate | 波特率 | 9600, 115200 |
bytesize | 数据位 | FIVEBITS, EIGHTBITS |
parity | 校验位 | PARITY_NONE, PARITY_EVEN |
stopbits | 停止位 | STOPBITS_ONE, STOPBITS_TWO |
timeout | 读超时 | None (阻塞), 0 (非阻塞), >0 (等待秒数) |
rtscts | 硬件流控 | True/False |
高级功能
1. 扫描可用端口
from serial.tools import list_portsports = list_ports.comports()
for port in ports:print(f"设备: {port.device}, 描述: {port.description}")
2. 同步 I/O（轮询）
while True:if ser.in_waiting > 0:data = ser.read(ser.in_waiting)print(data.decode(errors='ignore'))
3. 文本模式封装
ser = serial.serial_for_url('COM3', baudrate=115200)
text_wrapper = io.TextIOWrapper(ser, encoding='ascii')
text_wrapper.write("TEXT MODE\r\n")
response = text_wrapper.readline()
4. 错误处理
try:ser.write(b'DATA')
except serial.SerialTimeoutException:print("写超时！")
except serial.SerialException as e:print(f"串口错误: {e}")
典型应用场景
-
与 Arduino 通信
# Arduino 代码: Serial.println(sensorValue); with serial.Serial('COM4', 9600, timeout=2) as arduino:arduino.write(b'GET_DATA\n')value = arduino.readline().decode().strip()print(f"传感器值: {value}") -
工业 Modbus 协议
配合pymodbus库实现 RTU 通信。 -
GPS 数据接收
while True:line = ser.readline().decode('ascii', errors='ignore')if line.startswith('$GPGGA'): # NMEA 协议print(f"GPS数据: {line}")
常见问题解决
-
权限问题（Linux）
将用户加入dialout组：sudo usermod -aG dialout $USER -
端口占用错误
关闭其他串口调试工具（如 PuTTY）。 -
数据乱码
检查编码一致性：data = ser.read().decode('utf-8') # 或 'ascii', 'latin1' -
超时设置
timeout=0：非阻塞模式（立即返回）timeout=None：永久阻塞timeout=0.5：等待0.5秒
最佳实践
- 使用
with语句自动管理资源 - 始终处理编码/解码错误
- 重要操作添加重试机制
- 避免在循环中频繁开关串口
参考资源
- 官方文档
- GitHub 仓库
- Arduino-Python 通信示例
通过 pyserial，开发者可以高效实现各类串口设备的控制与数据采集，是嵌入式开发和工业自动化领域的重要工具。