在Python中实现串口通信，最常用且功能强大的库是 pySerial（通常通过 import serial 导入）
。它支持跨平台操作（Windows、Linux、macOS），提供了完整的串口访问功能。
一、核心步骤与基础代码
实现串口通信通常遵循以下步骤：
安装 pySerial 使用 pip 安装：
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pip install pyserial |
导入库并打开串口 导入库后，通过 serial.Serial() 创建并打开串口连接。关键参数包括端口号（port）和波特率（baudrate）。
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import serial # 基础示例：打开 COM3，波特率 9600 ser = serial.Serial('COM3', 9600) |
更完整的参数配置示例如下：
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ser = serial.Serial( port='COM3', # Windows端口，Linux下如 '/dev/ttyUSB0' baudrate=9600, # 波特率 bytesize=serial.EIGHTBITS, # 数据位，默认为8 parity=serial.PARITY_NONE, # 校验位，默认为无 stopbits=serial.STOPBITS_ONE, # 停止位，默认为1 timeout=1 # 读超时时间（秒），None为阻塞读取，0为非阻塞 ) |
读写数据
发送数据：使用 write() 方法，参数必须是字节（bytes）类型。
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ser.write(b'Hello, World!') # 发送字节数据 ser.write("Hello\r\n".encode('utf-8')) # 将字符串编码为字节后发送 |
读取数据：常用 read()、readline() 或检查 in_waiting 属性。
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data = ser.read(10) # 读取10个字节 line = ser.readline() # 读取一行，直到换行符 bytes_waiting = ser.in_waiting # 获取接收缓冲区中的字节数 |
关闭串口 操作完成后，务必关闭串口以释放系统资源。
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ser.close() |
二、实用技巧与进阶操作
自动检测可用串口 在不确定端口号时，可以自动列出所有可用串口。
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import serial.tools.list_ports ports = serial.tools.list_ports.comports() for port in ports: print(f"设备: {port.device}, 描述: {port.description}") |
使用 with 语句自动管理资源 使用 with 语句可以确保串口在代码块结束后被正确关闭，即使发生异常也是如此。
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with serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1) as ser: ser.write(b'AT\r\n') response = ser.readline() print(response.decode('utf-8')) |
多线程处理读写 对于需要同时进行读写操作的应用（如聊天工具、设备监控），可以使用多线程。
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import threading import time def read_from_port(ser): while True: if ser.in_waiting > 0: data = ser.readline().decode('utf-8').strip() print(f"收到: {data}") def main(): ser = serial.Serial('COM3', 9600, timeout=1) read_thread = threading.Thread(target=read_from_port, args=(ser,)) read_thread.daemon = True # 设置为守护线程，主程序退出时自动结束 read_thread.start() # 主线程可以处理发送或其他逻辑 while True: message = input("输入要发送的消息 (输入quit退出): ") if message.lower() == 'quit': break ser.write((message + '\r\n').encode('utf-8')) ser.close() |
三、常见问题与解决方案
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| SerialException: could not open port | 端口号错误、端口被其他程序占用、权限不足（Linux常见） | 使用 list_ports.comports() 确认端口名；关闭占用程序（如串口调试助手）；在Linux下使用 sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0 或将自己加入 dialout 用户组。 |
| 读取数据为空或超时 | 波特率等参数与设备不匹配、设备未发送数据、timeout设置过短 | 确认设备与代码的波特率、数据位、停止位、校验位完全一致；使用串口调试工具验证设备是否正常发送数据；适当增加 timeout 参数值。 |
| 数据乱码 | 编码不一致、串口参数不匹配 | 使用 ser.read() 获取原始字节后，用正确的编码（如 'utf-8'、'gbk'）解码；再次核对并统一所有串口参数。 |
| 'bool' object is not callable | 错误地将属性 is_open 当作方法调用，写成了 ser.is_open() | 正确写法应为 ser.is_open，这是一个属性而非方法。 |
| AttributeError: module 'serial' has no attribute 'Serial' | 库安装冲突或错误 | 正确的库名是 pyserial，但导入时使用 import serial。如果出错，可以尝试卸载后重新安装：pip uninstall serial pyserial，然后 pip install pyserial。 |
四、完整示例代码
以下是一个结合了错误处理、参数配置和简单读写功能的完整示例：
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import serial import serial.tools.list_ports def list_available_ports(): """列出所有可用串口""" ports = serial.tools.list_ports.comports() if not ports: print("未找到可用串口设备。") return None print("可用串口设备：") for idx, port in enumerate(ports): print(f" [{idx}] {port.device} - {port.description}") return ports def main(): # 1. 列出并选择端口 available_ports = list_available_ports() if not available_ports: return port_index = int(input("请选择要打开的串口编号: ")) selected_port = available_ports[port_index].device # 2. 配置并打开串口 try: with serial.Serial( port=selected_port, baudrate=9600, bytesize=serial.EIGHTBITS, parity=serial.PARITY_NONE, stopbits=serial.STOPBITS_ONE, timeout=2 # 设置读取超时为2秒 ) as ser: print(f"串口 {ser.name} 已成功打开。") # 3. 发送数据 send_data = b'Hello from Python!\r\n' ser.write(send_data) print(f"已发送: {send_data.decode('utf-8', errors='ignore').strip()}") # 4. 尝试读取数据 if ser.in_waiting: received_data = ser.read(ser.in_waiting) print(f"接收到原始数据: {received_data}") try: print(f"解码后: {received_data.decode('utf-8')}") except UnicodeDecodeError: print("数据无法用UTF-8解码，可能为二进制数据。") else: print("未接收到数据。") except serial.SerialException as e: print(f"串口操作出错: {e}") except KeyboardInterrupt: print("\n程序被用户中断。") except Exception as e: print(f"发生未知错误: {e}") if __name__ == "__main__": main() |
这个示例整合了自动端口列表、使用 with 语句进行资源管理、基本的读写操作以及异常处理，是一个可以直接运行和修改的起点。
总结来说，使用Python进行串口通信的核心是正确安装和导入 pyserial 库，在创建 Serial 对象时确保参数与硬件设备完全匹配，并在读写数据时注意字节与字符串的转换。对于复杂应用，可以考虑使用多线程来分离读写逻辑。遇到问题时，应首先检查端口占用、参数匹配和权限设置这些最常见的原因。
