利用python做串口通訊上位機

2020很特殊！這個春節假期，整天就是吃飯、睡覺、追劇、憂國憂民。覺也睡煩了，假期還在繼續。趁著閒暇，把自己好多年前制定的Flag重新回憶一遍，爭取在剩下的幾天假期中一一搞定！

記得之前在很多項目開發中，都需要通過上位機來控制ECU或者通過上位機來讀取ECU中的數據。其中上位機和ECU的通訊接口有串口，LIN或者CAN總線。串口作為一種低成本而又簡單的通訊方式，仍然有很多客戶在使用。畢竟，一個USB轉串口工具，淘寶網上只要幾十塊就可以買一個，而LIN總線或CAN總線轉換接口，成本至少在幾百元以上。

要實現上位機和ECU之間的串口通訊，除了一個USB轉串口硬體工具以外，還需要一個上位機軟體。上位機軟體可以採用串口調試助手（可以從網上免費下載），但是很多情況下，串口調試助手無法滿足控制和數據監視，以及分析功能，還需要根據項目需求，進行定製化開發。

定製化開發串口上位機可以採用VisualBasic、Visual C#、labview等軟體開發。這些軟體特別適合於開發圖形化界面。但是這幾個軟體需要佔用很大的硬碟空間，而且對於文件操作，數據記錄等並不是特別方便。最近聽說python很火，一直好奇能否用python開發一個串口上位機軟體，經過這幾天的嘗試，終於成功了。接下來給大家分享一下。

1.      安裝python開發環境

首先到python官網https://www.python.org/downloads/windows/下載python軟體。如下圖所示，最新版本為3.8. 本人的電腦是WIN 10 64位作業系統，需要下載的文件為：Windowsx86-64 executable installer（64位作業系統一定要下載這個文件，如果下載32位的文件，後果自負！！！）下載好的文件名為：python-3.8.1-amd64.exe.

雙擊這個文件，進行安裝。安裝時，選擇Add python3.8 to PATH。這一點也非常重要！選中這個框，後續會省去很多麻煩的。單擊InstallNow, 可以用默認的安裝路徑安裝。

安裝完成後，在運行窗口或者win10的搜索窗口中輸入」cmd」，打開DOS窗口。

在DOS窗口中出現：C:\Windows\system32>，然後輸入python, 回車，出現如上圖所示的內容，以及「>>>」，說明python已經安裝成功。然後在>>>後面，輸入exit()可以退出。

在win10程序中，可以發現新安裝的程序：IDLE (python 3.8 64-bit)。運行這個程序，出現IDLE開發環境界面

2.     安裝pyserial模塊：

Python的最大優點是共享和開源，有很多工程師已經開發了很多程序模塊，並且無私奉獻出來，我們可以直接利用這些現成的模塊。是不是相當於踩在巨人的肩膀上一樣啊？所以首先我們要感謝一下這些前輩們！他們已經把串行通訊的代碼封裝在了pyserial模塊中（即便封裝好，你也可以看到原始碼的），接下來我們可以直接安裝這個模塊了。

大家還記得把大象放進冰箱的三步法嗎，那麼我們安裝pyserial是不是也要經過找到網址，下載軟體，安裝軟體三步法呢？No! 讓我們一起見證奇蹟是如何發生的吧：運行cmd把DOS窗口打開，在C:\Windows\system32>後面直接輸入」pip install pyserial」，然後系統會自動搜索下載連結，下載並且安裝，一步搞定！

在C:\Windows\system32>後輸入」python」，回車，當出現「>>>」以後，輸入import serial, 導入pyserial模塊。然後在「>>>」之後，輸入「serial」，可以看到pyserial被安裝到的文件夾。

3. 編寫串口上位機軟體：

上位機首先向ECU發出指令：控制命令（用字母c表示），讀取數據指令（用字母r表示）ECU收到指令後，進行處理，如果是c，則將LED藍燈點亮；如果是r，則將LED紅燈點亮，並向上位機發送0x30到0x39的十個數字。上位機發出r指令後，等待接收數據，接收到數據以後，將數據輸出到屏幕。

打開IDLE軟體，創建一個新文件，並且保存為SCI.py

編寫上位機界面程序

在Run菜單中，選擇Run Module或者直接按F5鍵，運行程序，界面如下：

好的，大功告成！我們已經完成了上位機和ECU之間的基本通訊流程。是不是軟體非常簡單呢？這就是python最大的優點：簡約而不簡單！

總結

我們再回顧一下python開發一個基於串口通訊的上位機程序的步驟：

到python.org下載python 3.8 64-bit並安裝

使用pipinstall pyserial安裝serial模塊

編寫上位機和ECU的通訊流程，畫出軟體流程圖，編寫代碼，運行測試程序

熟悉了這個程序以後，我們還可以在這個程序上增加更多的功能：

以上每個功能的實現，也只需要幾行代碼就可以實現，接下來的幾年裡，我會慢慢介紹給大家。好的，如果大家覺得這個串口好用的話，趕緊把電腦拿出來試一試吧。

希望對你的工作有所幫助！