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：

pip install pyserial

3.2 代码部分

下面是Python串口通信的详细代码示例及解析。

import serial  # 导入serial库，用于串口通信
from time import sleep  # 导入time库中的sleep函数，用于延时# 定义接收函数
def recv(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。"""while True:  # 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if data:  # 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return data# 定义发送函数
def send(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。"""if serial_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if serial_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while True:# 接收用户输入send_data = input("输入要发送的数据（输入'x'退出）：")if send_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)if received_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except KeyboardInterrupt:print("程序被用户中断")finally:# 关闭串口if serial_port.isOpen():serial_port.close()print("串口已关闭")

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_HandleTypeDef huart1; // 假设已经配置好huart1结构体void USART_SendByte(uint8_t Byte) {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