使用PySerial库实现简单的串口程序
前言
这块属于随便扯扯,算是个开发备忘的说明吧。
最近有个课程作业,需要实现惯性导航,那么就先使用PySerial库实现加速度计的数值读取,后续再使用PyQt+多进程+matplotlib实现加速度、角速度曲线的实时绘制,这里主要是实现命令行中串口数据的读写、显示。
下位机传输信息
为了简单,用的Stm32 f103刷arduino的BL,使用Arduino进行开发
总体接线情况是MPU6050的IIC接PB6\PB7,关于Stm32的引脚映射如图。
顺便吐槽一下,Stm32使用ardunio开发使用IIC时默认只能用SCL1/SDA1,其他需要声明,谁让咱不会用keil呢
源代码如下,一般也都能找到,详细的解释可以移步这篇博文
#include <Wire.h>long accelX, accelY, accelZ; // 定义为全局变量,可直接在函数内部使用
float gForceX, gForceY, gForceZ;long gyroX, gyroY, gyroZ;
float rotX, rotY, rotZ;void setup() {Serial.begin(9600);//设置波特率为9600while(!Serial.available()){continue;//等到串口可用进行下一步while(Serial.read()>= 0){}//要首先发送一个信息才能实现初始化//Serial.println("start communication");
}Wire.begin();setupMPU();
}void loop() {recordAccelRegisters();recordGyroRegisters();printData();delay(500);
}
下面是初始化MPU,寄存器的详细信息可以参考MPU6050的技术手册,这里主要是通过0x6B重置/启动MPU6050,0x68的用途我也不晓得,技术手册说是重置数/模信号路径。
0x1B实现角速度范围的配置,0x1C实现加速度范围的配置,配置方式是向对应地址写入相关字节,0为默认情况,对应正负250度/秒和正负2倍重力加速度。
对于加速度和角速度,MPU6050采用16位有符号整数表示,因此可以通过计算加速度,角速度同理.
void setupMPU(){// REGISTER 0x6B/REGISTER 107:Power Management 1Wire.beginTransmission(0b1101000); // 打开Wire库的传输模式。MPU6050的IIC地址如果AD0是低电平那么是b1101000/0x68;如果是高电平,那么是b1101001/0x69,beginTransmission函数会写入一个IIC开始标志Wire.write(0x6B); //Accessing the register 6B/107 - Power Management (Sec. 4.30) Wire.write(0b00000000); //Setting SLEEP register to 0, using the internal 8 Mhz oscillatorWire.endTransmission();//向0x6B写入一个字节实现MPU6050的Reset// REGISTER 0x1b/REGISTER 27:Gyroscope Configuration,寄存器0x1B实现角速度范围的配置Wire.beginTransmission(0b1101000); //I2C address of the MPUWire.write(0x1B); //Accessing the register 1B - Gyroscope Configuration (Sec. 4.4) Wire.write(0x00000000); //Setting the gyro to full scale +/- 250deg./s (转化为rpm:250/360 * 60 = 41.67rpm) 最高可以转化为2000deg./s Wire.endTransmission();// REGISTER 0x1C/REGISTER 28:ACCELEROMETER CONFIGURATIONWire.beginTransmission(0b1101000); //I2C address of the MPUWire.write(0x1C); //Accessing the register 1C - Acccelerometer Configuration (Sec. 4.5) Wire.write(0b00000000); //Setting the accel to +/- 2g(if choose +/- 16g,the value would be 0b00011000)Wire.endTransmission();
}
这部分代码实现加速度的读取和处理,加速度的读取通过读取寄存器3B-40的值获得,每个分量对应两个寄存器,关系如表
ACCEL_X[15:8] | ACCEL_X[7:0] | ACCEL_Y[15:8] | ACCEL_Y[7:0] | ACCEL_Z[15:8] | ACCEL_Z[7:0] |
---|---|---|---|---|---|
3B | 3C | 3D | 3E | 3F | 40 |
[15:8]为对应的位数,使用位运算将加速度原始数据读出后,按照上一步的公式可以计算出加速度为几G。
void recordAccelRegisters() {// REGISTER 0x3B~0x40/REGISTER 59~64Wire.beginTransmission(0b1101000); //I2C address of the MPUWire.write(0x3B); //Starting register for Accel ReadingsWire.endTransmission();Wire.requestFrom(0b1101000,6); //Request Accel Registers (3B - 40)// 使用了左移<<和位运算|。Wire.read()一次读取1bytes,并在下一次调用时自动读取下一个地址的数据while(Wire.available() < 6); // Waiting for all the 6 bytes data to be sent from the slave machine (必须等待所有数据存储到缓冲区后才能读取) accelX = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store first two bytes into accelX (自动存储为定义的long型值)accelY = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store middle two bytes into accelYaccelZ = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store last two bytes into accelZprocessAccelData();
}void processAccelData(){gForceX = accelX / 16384.0; //float = long / floatgForceY = accelY / 16384.0; gForceZ = accelZ / 16384.0;
}
这一部分是角速度的读取,原理同加速度
void recordGyroRegisters() {// REGISTER 0x43~0x48/REGISTER 67~72Wire.beginTransmission(0b1101000); //I2C address of the MPUWire.write(0x43); //Starting register for Gyro ReadingsWire.endTransmission();Wire.requestFrom(0b1101000,6); //Request Gyro Registers (43 ~ 48)while(Wire.available() < 6);gyroX = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store first two bytes into accelXgyroY = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store middle two bytes into accelYgyroZ = Wire.read()<<8|Wire.read(); //Store last two bytes into accelZprocessGyroData();
}void processGyroData() {rotX = gyroX / 131.0;rotY = gyroY / 131.0; rotZ = gyroZ / 131.0;
}
关于串口的输出,这里偷个懒,一次直接输出一行,在PySerial那边用readline()读出并转换为列表,丢弃最后一个换行符并转换格式就是我们需要的参数。
void printData() {//Serial.print("gryo");Serial.print(rotX);//Gyro xSerial.print(",");Serial.print(rotY);//gryo ySerial.print(",");Serial.print(rotZ);//gryo zSerial.print(",");//Serial.print("accel");Serial.print(gForceX);//accel xSerial.print(",");Serial.print(gForceY);Serial.print(",");Serial.print(gForceZ);Serial.print(",\n");
}
PySerial库读取
不知道说啥
这个是一个简单的demo,在实际做项目的时候是使用PyQt做界面,Matplotlib动态绘图,使用多进程交互实现的,这个代码只是简化版,由于整个课程作业还是demo阶段,就放张图看一下显示的效果就好了。
PySerial的使用
首先要导入,要注意的就是serial.tools.list_ports需要单独导入,否则会报错(我也不知道为什么)。
import serial
import serial.tools.list_ports
先实现一个简单的串口选择函数PortChoose(),使用serial.tools.list_ports.comports()函数获取可用串口并且将其转换为列表port_list,列表里每个元素都是一个Port对象(好像?)。如果在Windows下,这个对象的device属性是形如‘COM4’的字符串,所以我们的输入就是COMX再与其对比即可。
def PortChoose():port_list = list(serial.tools.list_ports.comports())#获取可用串口print(port_list)if len(port_list) == 0:print('无可用串口')return Noneelse:for i in range(0,len(port_list)):print(port_list[i])port = input("请输入所需串口")for i in range(0,len(port_list)):if port == port_list[i].device:return portreturn None
然后是串口的写入,这里因为是arduino,只支持ASCII码,所以直接编码为ASCII,serial.write()函数会返回成功写入的字节数。
def PortWrite(ser,text):result = ser.write(text.encode("ascii")) # 写数据,返回写入字节数return result
DReadPort函数实现数据的读取,这个函数对我们的程序没啥意义,准确的说是一开始不知道怎么考虑数据格式的时候copy的。关于0x55和0xaa,我也不知道有什么特殊意义(爬。
def DReadPort(ser):# 循环接收数据,此为死循环,可用线程实现readstr = ""if ser.in_waiting:readbuf = ser.read(ser.in_waiting)if readbuf[0] == 0x55 and readbuf[1] == 0xaa:readstr = readbufelse:readstr = readstr + readbufreturn readstr
最后一个就是实现串口连接和读写了,因为stm32设置的波特率为9600,所以就直接设定为9600。serial.Serial()类会打开串口、创建串口对象,里面的timeout属性就是从串口读取数据时,如果一直没有,那么等待timeout秒后就结束等待,可以实现非阻塞的读取数据。
关于Serial类的read()和readline()方法,前者需要指定字节数,而后者在读到/n时就结束此次读取,为了省事,就直接readline了。其实还可以用读取ser.in_waiting的字节实现完全读取数据,但是这种方法可能会一直读下去,也可能乱序,所以放弃。
def PortConnect(n):#n为数据一行的个数port = PortChoose()#获取单片机端口bps = 9600 #设定波特率dltime = 5 #延时设置,None:永远等待操作,0为立即返回请求结果,其他值为等待超时时间(单位为秒)try:ser=serial.Serial(port,bps,timeout=dltime)#打开串口,创建串口对象print("串口详情参数:", ser)print(ser.port,ser.baudrate)#输出串口号和波特率PortWrite(ser,'initial')#print(ser.read())#读一个字节#print(ser.read(10).decode("gbk"))#读十个字节#print(ser.readline().decode("gbk"))#读一行#print(ser.readlines())#读取多行,返回列表,必须匹配超时(timeout)使用#print(ser.in_waiting)#获取输入缓冲区的剩余字节数#print(ser.out_waiting)#获取输出缓冲区的字节数while True:#if ser.in_waiting:# temp=ser.read(ser.in_waiting ).decode("ascii")#将缓冲区的数据全部读出,这种操作一般会有一些问题#data = ser.readlines(6)#读取bytes weishu#s = ser.read(10)#从端口读10个字节temp = ser.readline().decode('ascii') #是读一行,以/n结束,要是没有/n就一直读,阻塞#for i in range(0,5):# print(data[i].decode('ascii'))data = temp.split(",")for i in range(0,n):data[i]= float(data[i])del(data[n])print(data)print("---------------")ser.close()#关闭串口except Exception as e:print("---异常---:",e)
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解析如下:1、长按电脑电源键直至关机,然后再按一次电源健重启电脑,按F8健进入安全模式2、安全模式下进入Windows系统桌面后,按住“winR”打开运行窗口,输入“services.msc”打开服务设置3、在服务界面,选中…...
2022/11/19 21:17:18 - 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。
%读入6幅图像(每一幅图像的大小是564*564) f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...
2022/11/19 21:17:16 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...
win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面,在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机,虽然这比较麻烦,但是对系统进行配置和升级…...
2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57