Введение

Работа с последовательными портами остаётся актуальной в индустриальных, IoT, робототехнических и микроконтроллерных системах. Управление устройствами через COM (RS-232/RS-485/USB-Serial) требует стабильного, кроссплатформенного и гибкого инструмента. В Python таким решением является библиотека PySerial.

PySerial обеспечивает простой и мощный интерфейс для подключения, конфигурации и передачи данных по последовательным линиям. Она используется для связи с Arduino, Raspberry Pi, модемами, GPS-приёмниками, контроллерами, сенсорами и многим другим оборудованием.

В этой статье рассмотрим устройство PySerial, все ключевые методы, практические примеры, настройки таймингов и протоколов, работу с буферами и продвинутую интеграцию.

Основная часть

Установка и подключение

pip install pyserial

Подключение:

import serial

Базовая структура работы

Открытие соединения
Отправка и приём данных
Закрытие соединения

ser = serial.Serial('COM3', baudrate=9600, timeout=1)
ser.write(b'command')
data = ser.readline()
ser.close()

Ключевые параметры соединения

port — имя устройства (COM1, /dev/ttyUSB0, /dev/ttyAMA0)
baudrate — скорость (обычно 9600, 115200)
bytesize — размер символа (5, 6, 7, 8)
parity — чётность (N, E, O)
stopbits — количество стоп-бит (1, 1.5, 2)
timeout — таймаут чтения

Работа с методами Serial

`Serial.write(data)`

Отправка байтов.

ser.write(b'Hello\n')

`Serial.read(size=1)`

Чтение указанного количества байтов.

`Serial.readline()`

Чтение строки до \n.

`Serial.readlines()`

Чтение всех строк в буфере.

`Serial.read_all()`

Полный буфер.

`Serial.flush()` / `flushInput()` / `flushOutput()`

Очистка буферов.

Управление соединением

`Serial.open()` / `Serial.close()`

Открытие/закрытие соединения.

`Serial.isOpen()`

Проверка, открыто ли соединение.

`Serial.in_waiting`

Сколько байтов ожидает чтения.

`Serial.reset_input_buffer()` / `reset_output_buffer()`

Очистка входящего/исходящего буфера.

Пример: обмен с Arduino

ser = serial.Serial('COM4', 9600, timeout=1)
ser.write(b'LED_ON\n')
response = ser.readline().decode('utf-8')
print(response)
ser.close()

Обработка ошибок

try:
    ser = serial.Serial('COM1', 9600)
except serial.SerialException as e:
    print(f"Ошибка: {e}")

Мониторинг портов

Список доступных портов

from serial.tools import list_ports
ports = list_ports.comports()
for port in ports:
    print(port.device)

Работа в фоне (треды)

import threading

def reader():
    while True:
        if ser.in_waiting:
            print(ser.readline().decode())

t = threading.Thread(target=reader)
t.start()

Тайминги и задержки

timeout — глобальный таймаут чтения
write_timeout — таймаут записи
inter_byte_timeout — тайминг между байтами

Используйте задержки time.sleep() между командами при необходимости.

PySerial и платформы

Windows: COM1, COM2, и т.д.
Linux: /dev/ttyUSB0, /dev/ttyS0, /dev/ttyAMA0
macOS: /dev/cu.usbserial, /dev/tty.*

Интеграции и расширения

PyFirmata — для Arduino через Firmata
MQTT — сбор данных с устройств в облако
pandas + matplotlib — логирование и визуализация

Преимущества и ограничения

Плюсы:

Простота
Кроссплатформенность
Гибкая конфигурация

Минусы:

Синхронность (нет встроенного asyncio)
Требует знаний работы с COM

Полный список функций и свойств библиотеки `pyserial` с описанием

1. `serial.Serial(port=None, baudrate=9600, bytesize=EIGHTBITS, parity=PARITY_NONE, stopbits=STOPBITS_ONE, timeout=None, ...)`

Создает и открывает последовательный порт.

Основные параметры:

port: имя порта ('COM3', '/dev/ttyUSB0', и т.д.)
baudrate: скорость передачи (обычно 9600, 115200)
bytesize: размер байта (5, 6, 7, 8)
parity: проверка четности ('N', 'E', 'O')
stopbits: количество стоп-битов (1, 1.5, 2)
timeout: таймаут в секундах (None — бесконечное ожидание)
xonxoff, rtscts, dsrdtr: управление потоком

Пример:

2. `ser.open()`

Открывает порт (если он был создан с port=None или предварительно закрыт).

3. `ser.close()`

Закрывает порт.

4. `ser.is_open`

Свойство: True, если порт открыт.

5. `ser.read(size=1)`

Читает size байт из порта. Блокирует выполнение до получения или истечения timeout.

Пример:

6. `ser.read_all()`

Читает все доступные данные из буфера (до конца).

7. `ser.read_until(expected=b'\n', size=None)`

Читает до указанного символа окончания (по умолчанию до новой строки \n).

8. `ser.readline()`

Читает строку (до \n). Очень удобно для обмена с Arduino.

9. `ser.readlines()`

Читает все строки (аналогично readline(), но до опустошения буфера).

10. `ser.write(data)`

Пишет байты в порт. Аргумент должен быть типа bytes.

Пример:

11. `ser.flush()`

Форсирует запись буфера передачи (вывод данных немедленно).

12. `ser.flushInput()` или `ser.reset_input_buffer()`

Очищает буфер входящих данных.

13. `ser.flushOutput()` или `ser.reset_output_buffer()`

Очищает буфер исходящих данных.

14. `ser.in_waiting` (или `ser.inWaiting()`)

Количество байт, доступных в буфере для чтения.

15. `ser.out_waiting` (или `ser.outWaiting()`)

Количество байт, ожидающих отправки.

16. `ser.timeout`

Устанавливает или возвращает таймаут на операции чтения (в секундах).

17. `ser.write_timeout`

Таймаут на операцию записи.

18. `ser.baudrate`

Получение или установка скорости порта.

19. `ser.port`

Имя порта. Можно установить до открытия.

20. `ser.bytesize`, `ser.parity`, `ser.stopbits`

Настройки кадра: размер байта, контроль четности, количество стоп-битов.

21. `ser.setDTR(state)`

Устанавливает или сбрасывает сигнал DTR (Data Terminal Ready).

22. `ser.setRTS(state)`

Управляет сигналом RTS (Request To Send).

23. `ser.getCTS()`

Проверяет состояние входного сигнала CTS (Clear To Send).

24. `ser.getDSR()`

Состояние DSR (Data Set Ready).

25. `ser.getRI()`

Состояние сигнала RI (Ring Indicator, используется модемами).

26. `ser.getCD()` (или `ser.cd`)

Состояние сигнала CD (Carrier Detect).

27. `serial.serial_for_url(url, ...)`

Позволяет использовать URL вместо порта (например, loop://, spy://, rfc2217://).

Полезно для отладки и тестов.

28. `serial.tools.list_ports.comports()`

Возвращает список доступных COM-портов.

Пример:

29. `ser.inter_byte_timeout`

Таймаут между байтами в потоке чтения. Используется для побайтного протокола.

30. `ser.send_break(duration=0.25)`

Отправляет break-сигнал (прерывистая линия) на указанное количество секунд.

31. `ser.rts`, `ser.dtr`

Свойства: установить состояние сигналов RTS и DTR:

Пример простого обмена с Arduino

Заключение

PySerial — это ключевой инструмент для всех, кто работает с COM-портами в Python. Благодаря своей простоте, стабильности и гибкости, он применяется во всех сферах от DIY-проектов до промышленных решений. Он незаменим при работе с Arduino, контроллерами, сетевыми шлюзами, модемами и другими устройствами, использующими последовательную передачу данных.

Pyserial – работа с COM-портами

Введение

Основная часть

Установка и подключение

Базовая структура работы

Ключевые параметры соединения

Работа с методами Serial

Serial.write(data)

Serial.read(size=1)

Serial.readline()

Serial.readlines()

Serial.read_all()

Serial.flush() / flushInput() / flushOutput()

Управление соединением

Serial.open() / Serial.close()

Serial.isOpen()

Serial.in_waiting

Serial.reset_input_buffer() / reset_output_buffer()

Пример: обмен с Arduino

Обработка ошибок

Мониторинг портов

Список доступных портов

Работа в фоне (треды)

Тайминги и задержки

PySerial и платформы

Интеграции и расширения

Преимущества и ограничения

Полный список функций и свойств библиотеки pyserial с описанием

1. serial.Serial(port=None, baudrate=9600, bytesize=EIGHTBITS, parity=PARITY_NONE, stopbits=STOPBITS_ONE, timeout=None, ...)

Основные параметры:

2. ser.open()

3. ser.close()

4. ser.is_open

5. ser.read(size=1)

6. ser.read_all()

7. ser.read_until(expected=b'\n', size=None)

8. ser.readline()

9. ser.readlines()

10. ser.write(data)

11. ser.flush()

12. ser.flushInput() или ser.reset_input_buffer()

13. ser.flushOutput() или ser.reset_output_buffer()

14. ser.in_waiting (или ser.inWaiting())

15. ser.out_waiting (или ser.outWaiting())

16. ser.timeout

17. ser.write_timeout

18. ser.baudrate

19. ser.port

20. ser.bytesize, ser.parity, ser.stopbits

21. ser.setDTR(state)

22. ser.setRTS(state)

23. ser.getCTS()

24. ser.getDSR()

25. ser.getRI()

26. ser.getCD() (или ser.cd)

27. serial.serial_for_url(url, ...)

28. serial.tools.list_ports.comports()

29. ser.inter_byte_timeout

30. ser.send_break(duration=0.25)

31. ser.rts, ser.dtr

Пример простого обмена с Arduino

Заключение

Мы в соцсетях

`Serial.write(data)`

`Serial.read(size=1)`

`Serial.readline()`

`Serial.readlines()`

`Serial.read_all()`

`Serial.flush()` / `flushInput()` / `flushOutput()`

`Serial.open()` / `Serial.close()`

`Serial.isOpen()`

`Serial.in_waiting`

`Serial.reset_input_buffer()` / `reset_output_buffer()`

Полный список функций и свойств библиотеки `pyserial` с описанием

1. `serial.Serial(port=None, baudrate=9600, bytesize=EIGHTBITS, parity=PARITY_NONE, stopbits=STOPBITS_ONE, timeout=None, ...)`

2. `ser.open()`

3. `ser.close()`

4. `ser.is_open`

5. `ser.read(size=1)`

6. `ser.read_all()`

7. `ser.read_until(expected=b'\n', size=None)`

8. `ser.readline()`

9. `ser.readlines()`

10. `ser.write(data)`

11. `ser.flush()`

12. `ser.flushInput()` или `ser.reset_input_buffer()`

13. `ser.flushOutput()` или `ser.reset_output_buffer()`

14. `ser.in_waiting` (или `ser.inWaiting()`)

15. `ser.out_waiting` (или `ser.outWaiting()`)

16. `ser.timeout`

17. `ser.write_timeout`

18. `ser.baudrate`

19. `ser.port`

20. `ser.bytesize`, `ser.parity`, `ser.stopbits`

21. `ser.setDTR(state)`

22. `ser.setRTS(state)`

23. `ser.getCTS()`

24. `ser.getDSR()`

25. `ser.getRI()`

26. `ser.getCD()` (или `ser.cd`)

27. `serial.serial_for_url(url, ...)`

28. `serial.tools.list_ports.comports()`

29. `ser.inter_byte_timeout`

30. `ser.send_break(duration=0.25)`

31. `ser.rts`, `ser.dtr`