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。

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核心功能

1. 串口连接管理
2. 数据读写（字节/文本）
3. 参数配置（波特率、数据位等）
4. 超时与流控制
5. 端口自动探测

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安装

pip install pyserial

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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())

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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

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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}")

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典型应用场景

1. 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}")
   

2. 工业 Modbus 协议
   配合 pymodbus 库实现 RTU 通信。

3. 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}")
   

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常见问题解决

1. 权限问题（Linux）
   将用户加入 dialout 组：

   sudo usermod -aG dialout $USER
   

2. 端口占用错误
   关闭其他串口调试工具（如 PuTTY）。

3. 数据乱码
   检查编码一致性：

   data = ser.read().decode('utf-8')  # 或 'ascii', 'latin1'
   

4. 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

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最佳实践

1. 使用 with 语句自动管理资源
2. 始终处理编码/解码错误
3. 重要操作添加重试机制
4. 避免在循环中频繁开关串口

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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。