今天在网上购买了一套环境监测板，功能十分强大，支持PM2.5，PM10，TVOC，甲醛以及温湿度测量。模块使用串口TTL向上位机传输数据，协议结构简单，每秒上传一次数据。以下记录一下用PYTHON读取和计算数据的过程，以免下次忘了。

安装模块

强大的Python拥有强大的库，几乎可以解决所有问题，而我需要的就是端杯茶，敲几行代码，耶！请出强大的pip工具，在windows命令行下键入以下代码：

pip install pyserial 

坐下来喝杯茶，等待模块安装完成，继续下一步。

操作串口

先上代码

import serial
ser=serial.Serial(port='COM4',baudrate=9600,bytesize=8,parity=serial.PARITY_NONE,stopbits=1,timeout=5) 

两行代码，引入模块，打开串口，下面说一下参数：

• port：不需多做解释，去设备管理器查看
• baudrate：波特率，根据实际情况设定，这里设置为9600
• bytesize：位数，根据实际情况可以设置为5、6、7、8，也可以用模块的常量（FIVEBITS, SIXBITS, SEVENBITS, EIGHTBITS）
• parity：校验位，根据实际情况可以设置为PARITY_NONE, PARITY_EVEN, PARITY_ODD, PARITY_MARK, PARITY_SPACE
• stopbist：停止位，根据实际情况可以设置为STOPBITS_ONE, STOPBITS_ONE_POINT_FIVE, STOPBITS_TWO
• timeout：超时，此参数设计同步和异步编程
• • timeout=None, # set a timeout value, None for waiting forever 上面timeout的意思是,如果是none,那么程序永远会死在这里.一直等待
• • timeout=0 # non-blocking mode (return immediately on read) timeout = 0: 非阻塞形式 (读完之后就返回,费时的io操作,就直接交给后台处理了)
• • timeout=x # set timeout to x seconds (float allowed) 超时时间一到,程序就是继续执行

还有如下一些参数：

• xonxoff=0, # enable software flow control
• rtscts=0, # enable RTS/CTS flow control
• interCharTimeout=None # Inter-character timeout, None to disable

以下代码为读取数据：

print("PM2.5    PM10    TVOC    湿度  温度  甲醛 ")
while ser.isOpen():
    n = ser.inWaiting()
    if n == 16:
        x=ser.readline(n) 
        z = struct.unpack_from('>3B6HB', x)
        if z[0] == 0xAA:
            print("{0}      {1}     {2}     {3}    {4}   {5}".format(z[3],z[4],z[5]/100,z[6]/10,z[7]/10,z[8]/100))
ser.close() 

• isOpen()：判断串口有没有成功打开
• inWaiting()：返回接收缓冲区的数据长度

其他一些方法

• open() # open port
• close() # close port immediately
• setBaudrate(baudrate) # change baud rate on an open port
• inWaiting() # return the number of chars in the receive buffer
• read(size=1) # read "size" characters
• write(s) # write the string s to the port
• flushInput() # flush input buffer, discarding all it's contents
• flushOutput() # flush output buffer, abort output
• sendBreak() # send break condition
• setRTS(level=1) # set RTS line to specified logic level
• setDTR(level=1) # set DTR line to specified logic level
• getCTS() # return the state of the CTS line
• getDSR() # return the state of the DSR line
• getRI() # return the state of the RI line
• getCD() # return the state of the CD line

数据处理

以上代码涉及数据处理的方法就一行，使用struct模块，充分体现了python的简洁高效，下面介绍一下Python struct模块的使用。

struct模块为python处理字节流的库，可以很方便的把python数据编辑为字节流，提供给网络或其他通讯模块使用，该库为python默认库，无需安装。

先看一下使用方法：

>>> from struct import *
>>> pack('hhl', 1, 2, 3)
b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03'
>>> unpack('hhl', b'\x00\x01\x00\x02\x00\x00\x00\x03')
(1, 2, 3)
>>> calcsize('hhl')
8
>>> record = b'raymond   \x32\x12\x08\x01\x08'
>>> name, serialnum, school, gradelevel = unpack('<10sHHb', record)
>>> name, serialnum, school, gradelevel
(b'raymond   ', 4658, 264, 8)

• pack()：将字符编码
• ‘hhl’：编码规则，具体规则如下，这里前两个为short，后一个为int。连续的类型可以用数字代替，比如“2hi”

Format	C Type	Python type	Standard size	Notes
x	pad byte	no value
c	char	bytes of length 1	1
b	signed char	integer	1	(1),(3)
B	unsigned char	integer	1	(3)
?	_Bool	bool	1	(1)
h	short	integer	2	(3)
H	unsigned short	integer	2	(3)
i	int	integer	4	(3)
I	unsigned int	integer	4	(3)
l	long	integer	4	(3)
L	unsigned long	integer	4	(3)
q	long long	integer	8	(2), (3)
Q	unsigned long long	integer	8	(2), (3)
n	ssize_t	integer		(4)
N	size_t	integer		(4)
f	float	float	4	(5)
d	double	float	8	(5)
s	char[]	bytes
p	char[]	bytes
P	void *	integer		(6)

• 1,2,3：待编码的数据
• calcsize()：计算按此规则编码需要的字节数，‘hhi’需要8个字节，根据上表short为2字节，int为4字节，2*2+4=8。
• unpack()：解码数据，第一个参数为编码规则，参考上表，第二个参数为字节数据。

关于编码规则需要注意字节序，熟悉C编程的都知道，计算机有大端序和小端序之分，网络数据统一为大端序。字节序如果不设置为本机序列，此次的传感器模块传输的为大端序，需要在规则前加上“>”，具体规则如下表：

Character	Byte order	Size	Alignment
@	native	native	native
=	native	standard	none
<	little-endian	standard	none
>	big-endian	standard	none
!	network (= big-endian)	standard	none

另外，还要注意字节对齐的问题，如：

>>> calcsize("3ch")
6
>>> calcsize("4ch")
6
>>> calcsize("=4ch")
6
>>> calcsize("=3ch")
5

‘3ch’：如果使用默认设置需要6个字节，这是由于字节对齐造成的，系统是按照4字节对齐，所以多出一个字符。使用‘=’可以设置系统不按字节对齐，所以需要5个字节。

茶未凉！喝杯茶去！