pySerialとは

PythonとArduinoなどの機器との間でシリアル通信を実現させるのがpySerialというパッケージです。

pySerialを使えば通信の設定からオープン、送受信からクローズまでを簡単に実行させることが出来ます。

標準でプリインストールされているパッケージではないのでpipを使ってインストールをしておきましょう。

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pip install pyserial

pySerialの使い方

それでは早速pySerialを使ってみましょう。

シリアル通信を受信する

まずはシリアル通信を受信してみましょう。

こちらのコードをご覧ください。

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import serial

ser = serial.Serial('/dev/tty.',9600,timeout=None)

line = ser.readline()

print(line) 

ser.close()

このコードを実行することで、指定したデバイスから送信されたデータを受信して表示することが出来ます。

まずはデバイス名と通信速度（ボーレート）、タイムアウトの有無を指定しています。

そこでreadline関数で受信したデータをprint関数で表示しています。

最後はcloseすることを忘れないようにしましょう。

ここで出てくるデバイス名はそれぞれの環境で変わってくるので、このコマンドで確認しておきましょう。

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ls -l /dev/tty.*

Macであればこのコマンドを、シリアル通信したい機器を接続する前とした後で実行させることで、その差分を確認してデバイス名を確認することが出来ます。

このコマンドでは/dev配下のtty.から始まるファイルをすべて表示させています。

シリアル通信を送信する

次はシリアル通信を送信してみましょう。

こちらのコードをご覧ください。

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import serial

ser = serial.Serial('/dev/tty.',9600,timeout=None)

ser.write("test")

ser.close()

このコードを実行することで指定したデバイスにデータ（ここではtest）を送信することが出来ます。

基本的には受信するコードと同じようにデバイス名やボーレート、タイムアウトの有無を指定してインスタンスを作成します。

ここではwrite関数を使ってtestという文字列を送信しています。

最後にcloseする部分は同じですね。

Pythonとハードウェア　ー　PythonでRS232Cを利用する
必要にせまられつつあり、勉強のため調べているメモです。内容についての実機での確認をほとんどしていない人によるメモだということに注意してください。
ハードウェアを制御するときには、CPUの種類・OSの種類のごとに、使用するライブラリが異なってしまいがちである。#include <windows.h>という行が入っていることが多い。
そのままでは、他のOSでは使えない。
移植性の高いシリアルポート用ライブラリ（C++) Boost
OS依存性のない共通なライブラリを提供しているBoostにはシリアルポート用のライブラリが提供されている。Boost.Asio Serial Ports解説記事【Boost】シリアル通信 Boost.Asioでシリアル通信してみる Boost C++ libraries for Raspberry PiBoost C++ librariesをRaspberryPi上でビルドできていることが記されている。
Libraries only (static + dynamic)が公開されている。
USBシリアル変換ケーブル
WindowsでのUSB-シリアルでのCOMポート番号の変更の仕方
デバイスマネージャCOMポートを変更する
Linux(RaspberryPiも含む)ではUSB-シリアル変換でのIOは
/dev/ttyUSB0
といったデバイス名で表示されている。
Zynq USB-UART ドライバ
ISE & Vivado 設定 on Ubuntu
ここでも
/dev/ttyUSB0
というデバイス名が表示される。
PySerial
OS依存性が少ないもの
・pySerial 配布元
・pySerialモジュールについて Pythonによるシリアルデバイスの使い方 Python(windows）での送信例
・pySerial を使う Macでも動くpythonのシリアル通信モジュール。　送信と受信の例あり
・pyserialを使って, macからarduinoにシリアル通信をした　Python(Mac)からの送信、arduino　C++での受信例
・Pythonでシリアル通信　インストール方法、送信例、受信例
・pySerial/pyWin32でシリアル通信、でも受信が…送受信例
・Pythonでシリアル通信（その２）送受信例
・Pythonでシリアル通信
RaspberryPiを含むLinuxマシンでは、/devの下にあるデバイス名をls で表示して確認できます。/dev/ttyUSB0というのが見えました。
PySerialを用いて記述しても、windowsのcomポートかLinuxのデバイス名かが、pythonスクリプトに残る。でもそれくらいの違いだけになるので、記述がとても簡単になる。
そのポートに対するアクセスが、ファイルオブジェクトへのアクセスと同じように記述できるので、考えやすい。
GPIOかUSBか
RPiにはシリアルポートがありませんので、当然のことながらそれ以外のインタフェースからシリアル通信を行うことになります。基板上のGPIOピンか、USB端子かです。金がかからないのはGPIOピンだと思います。
USB-シリアル
相手の接続先がシリアルポートの場合。IO-DATAの変換アダプター USB-RSAQ6 は動作しました。
PyUSB
USBカメラ
　USBカメラへの供給電力が不足すると、USBカメラが認識されません。電力の供給のあるUSBハブを使いましょう。
　特別なドライバなしにWindowsで認識されるUSBカメラの場合は、RaspberryPiでもそのまま認識されます。
マシン依存性が避けられないもの
GPIO
・[Raspberry Pi]GPIOでLEDの点滅(Python)http://make.bcde.jp/category/5/
・Raspberry Pi GPIO入出力のサンプル（Python, C言語, shellスクリプト）
http://netlog.jpn.org/r271-635/2013/01/raspberry_pi_gpio_test.html
FPGAが利用可能なボードでのPythonに関するメモ
ZYBOのARMhfのUbuntu 14.04 LTS にOpenCV 2.4.10をインストール
このページではOpenCVのビルドをしており、pythonをCMake時に指定しているので、ZilinxのZynqを利用したボードでpythonが利用可能なのは確かなようだ。
RaspberryPi 用によく使うライブラリをそろえる
Raspberry Pi（ラズベリーパイ）にPythonのモジュールをインポートする
にはscipy, numpy, PySerialがRaspberry Piで利用
Numpy/Scipy/Matplotlib on Raspberry Pi
にあるようにmatplotlibを使うグラフの表示が出来ます。
Upgrading skimage version on Raspberry pi
に説明してあるとおり、ソースコードからコンパイルすることができます。
マイクロソフトのMS-DOSとWindows環境では、シリアルポートをCOMポートとして参照する。COM1、COM2、..などとしてである。COM9よりも大きい番号のポートは\.\COM10構文を用いて参照する必要がある
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%88
RS485
その他のIO

Pythonには限らない参考記事
RaspberryPiのシリアル接続

最近は、PCでもRS232Cポートがなくなっているので、USBシリアル変換ケーブルとUSBシリアル変換ドライバが必要になっている。

USB-シリアル変換IC CP2102ドライバ・インストール方法解説

Linuxで複数のシリアルポートやデバイスを見分ける

なんでもかんでもPythonでできることはまずPythonで行いたい私としては、Python用のライブラリを調べてみることとした。

slideshare / ハードウェアを用いてPythonを学ぶ

接続させるCOMポートの番号は、そのUSB-シリアルを接続させる前と後とにデバイスマネージャーでCOMポート表示をさせると、新規に現れたポート番号が、そのUSB-シリアルのポート番号です。

Raspberry Pi でシリアル通信(Macも同様)

Install PySerial on Raspberry Pi (YouTube)

RaspberryPi3でシリアル通信を行う

PyUSB - Easy USB access on Python

PyUSB comes with builtin backends for libusb 0.1, libusb 1.0 and OpenUSB.

PyUSBを利用し，パイプ番号を指定してバルク転送を実行するモジュールのソース

USB-Serialを使う際には関係ありません。

・【Raspberry Pi】モータードライバボードでDCモーターを制御する

・Raspberry PIのGPIO上シリアルとArduinoの通信

・Raspberry PiのGPIOを試してみた（LEDピカ版）

COMポートのポート番号について

RS485 というシリアル通信規格をサポートするPythonのライブラリがある。

pyserial/serial/rs485.py

https://github.com/pyserial/pyserial/blob/master/serial/rs485.py

どう使えるものなのか興味深い。

Pythonでシリアル通信

この記事は最終更新日から3年以上が経過しています。

pySerialを使ったシリアル通信

未だに組み込み系においては何かとお世話になるシリアル通信。最近ではRaspberry Piなどの組み込みようとに使えるLinuxボードが出てきているので、Pythonからシリアル通信が使えると何かと便利です。

Install

PyPiに登録されているのでpipまたはeasy_installを使ってインストール

$ pip install pyserial

$ easy_install -U pyserial

使い方

オープンと出力(write)

文字を出力するだけなら至って簡単

>>> import serial
>>> ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600)  # デバイス名とボーレートを設定しポートをオープン 
>>> ser.write("hello")      # 出力
>>> ser.close()             # ポートのクローズ

リード

timeoutを簡単に設定できるのでノンブロッキングの形にも簡単にできる

>>> import serial
>>> ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', timeout=0.1)  # timeoutを秒で設定（default:None)ボーレートはデフォルトで9600
>>> c = ser.read()  # 1文字読み込み
>>> str = ser.read(10)  # 指定も字数読み込み ただしtimeoutが設定されている婆は読み取れた分だけ
>>> line = ser.readline()  # 行終端'¥n'までリードする
>>> ser.close()

参考

公式ドキュメント
Welcome to pySerial’s documentation

PC-Arduino間 Python経由シリアル通信備忘録

Arduino Python3 シリアル通信

目的

本稿の目的は, Python を用いて Arduino とシリアル通信を行い, 更に同通信により得た値を数値として処理できるようにすることである.

目標

PC側から Arduino にデータを送信, その内容に応じて Arduino の動作を変化させる
PCが, Arduino から受信したデータを数値的に処理できるようにする

具体的目標

PCから文字データを送信し, ArduinoのLEDの明滅を操作するプログラムを組む
超音波距離センサ HC-SR04 から得たデータから数値を取り出すプログラムを組む
上記プログラム言語には Python 3.x を利用する

準備

Arduino Uno Rev.3
USBケーブル
LED
ジャンパワイヤ 4本
HC-SR04
Python 3.x , Arduino IDE
Python モジュール : PySerial

環境

Windowsだがおそらく汎用的なので省略

PC → Arduino　シリアル通信

Arduino の13番ピンとGNDにLEDをつなげる
- LEDの足が長いほうが13番, 短い方はGND
以下のプログラム Serial_Com_LED.ino をArdino IDEで書いて, Arduino に書き込む
一旦このプログラムをArduino IDE上で実行し, シリアルモニタを用いてLEDの明滅を制御できるか確認する
以下のプログラムSerial_Com_LED.pyを作成する
Serial_Com_LED.pyを実行すると, Arduino IDEで実行した際と同様の動作が得られる

Serial_Com_LED.ino

void setup(){
  pinMode(13,OUTPUT); //13番ピンを出力に設定

  Serial.begin(9600);//シリアル通信のレートを9600に設定
}

void loop(){

  int inputchar;      //入力状態の読み取りに使う

  inputchar = Serial.read();  //シリアル通信で送信された値を読み取る

  if(inputchar!=-1){
    switch(inputchar){
      case 's':
        digitalWrite(13,HIGH);
        break;

      case 'q':
        digitalWrite(13,LOW);
        break;
    }
  }
  else{
  }
}

Serial_Com_LED.py

#coding:utf-8

#シリアル通信で文字をArduino側に送信
#aが押されたら通信を中止するプログラム

import serial   #モジュール名はpyserialだが, importする際はserialである

def main():
    with serial.Serial('COM3',9600,timeout=1) as ser:
        while True:
            flag=bytes(input(),'utf-8')

            #シリアル通信で文字を送信する際は, byte文字列に変換する
            #input()する際の文字列はutf-8

            ser.write(flag)

            #シリアル通信:送信

            if(flag==bytes('a','utf-8')):
                break;
        ser.close()

if __name__ == "__main__":
    main()

Arduino → PC シリアル通信

ピン接続
ジャンパワイヤとブレッドボードを用いてそれぞれ以下のように接続する

Arduino	HC-SR04
5V	Vcc
GND	GND
Pin-9	Trig
Pin-10	Echo

以下の.ino, .py プログラムを書き込む

Serial_Com_Sonic.ino

#define echoPin 10 // Echo Pin
#define trigPin 9 // Trigger Pin

double Duration = 0; //受信した間隔
double Distance = 0; //距離
void setup() {
Serial.begin( 9600 );
pinMode( echoPin, INPUT );
pinMode( trigPin, OUTPUT );
}
void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW); 
  delayMicroseconds(2); 
  digitalWrite( trigPin, HIGH ); //超音波を出力
  delayMicroseconds( 10 ); //
  digitalWrite( trigPin, LOW );
  Duration = pulseIn( echoPin, HIGH ); //センサからの入力
  if (Duration > 0) {
    Duration = Duration/2; //往復距離を半分にする
    Distance = Duration*340*100/1000000; // 音速を340m/sに設定
    Serial.println(Distance);
  }
  delay(500);
}

Serial_Com_Sonic.py

#coding utf-8
import serial
import re
def main():
    with serial.Serial('COM3',9600,timeout=1) as ser:

        while True:
            c = ser.readline()
            d = re.findall('[0-9]+\.+[0-9]',str(c),flags=0)
            d = [float(i) for i in d]
            for i in range(0, len(d)):  #要素を1つずつ順番に出力します
                print(d[i])
            print
        ser.close()

if __name__=="__main__":
    main()

実行

HC-SR04 についてのプログラムで, list型ではなく, float型を返させるのに苦労しました

以下の手続きを踏んでいる

ser.readline()で, serial.Serial...の出力を一行分読み込む
d = re.findall... で正規表現によって所望の出力を得る
re.findallが返す値の型はlist(str)であるため

リストから文字列を得る
floatに変換

Python 2.7.11ですが、モジュールがserialでは動作せず、serialをアンインストールしてpySerialを導入(import serialはそのまま)するとうまく動きました。

Python 2.6 以降だと PySerial で '\r' が readline の delimiter に使えない

Python

PySerial では Python 2.6 以降の場合には、'\r' (CR) が readline のときの delimiter に使えません。つまり、装置側の出力に '\r' が delimiter として使われている場合、次の code だと '\n' (LF) を待ってしまうために time out してしまいます。

import serial
s = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', ... )
s.write('SOME_COMMAND?')
s.readline()

これは、Python 2.6 以降の場合に PySerial が io.RawIOBase.readline を使うようになっているからです。io.RawIOBase は delimiter が '\n' に決め打ちなため、制御する装置側で delimiter の変更ができない場合は詰んじゃいます。

Python 2.5 以前の場合だと、PySerial は serialutil.FileLike という独自の file IO を使うため、delimiter を自分で設定することができました。

import serial
s = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', ... )
s.write('SOME_COMMAND?')
s.readline(eol = '\r')

どうしても '\r' を delimiter に使いたい場合は、単純には serial.Serial.readline を override してしまいます。

class MySerial(serial.Serial):
    """
    Wrapper for Serial
    """
    try:
        import io
    except ImportError:
        # serial.Serial inherits serial.FileLike
        pass
    else:
        def readline(self):
            """
            Overrides io.RawIOBase.readline which cannot handle with '\r' delimiters
            """
            ret = ''
            while True:
                c = self.read(1)
                if c == '':
                    return ret
                elif c == '\r':
                    return ret + c
                else:
                    ret += c

単純に '\r' を読むまで 1 文字ずつ進めているだけですが、実用上は問題ないでしょう。

もう少し io.RawIOBase.readline に近づけたい場合は、それをそのまま改造してしまうのも手でしょう。例えば OS X の Python 2.6 の場合、/System/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.6/lib/python2.6/io.py の中で次のように io.RawIOBase.readline が定義されているので、'\n' を '\r' に置き換えてしまえば OK のはずです。

    def readline(self, limit = -1):
        r"""Read and return a line from the stream.

        If limit is specified, at most limit bytes will be read.

        The line terminator is always b'\n' for binary files; for text
        files, the newlines argument to open can be used to select the line
        terminator(s) recognized.
        """
        self._checkClosed()
        if hasattr(self, "peek"):
            def nreadahead():
                readahead = self.peek(1)
                if not readahead:
                    return 1
                n = (readahead.find(b"\n") + 1) or len(readahead)
                if limit >= 0:
                    n = min(n, limit)
                return n
        else:
            def nreadahead():
                return 1
        if limit is None:
            limit = -1
        if not isinstance(limit, (int, long)):
            raise TypeError("limit must be an integer")
        res = bytearray()
        while limit < 0 or len(res) < limit:
            b = self.read(nreadahead())
            if not b:
                break
            res += b
            if res.endswith(b"\n"):
                break
        return bytes(res)

雑多

2019年1月30日水曜日

pySerialとは

pySerialの使い方

シリアル通信を受信する

シリアル通信を送信する

Pythonでシリアル通信

Install

使い方

オープンと出力(write)

リード

参考

PC-Arduino間 Python経由シリアル通信備忘録

目的

目標

具体的目標

準備

環境

PC → Arduino　シリアル通信

Arduino → PC シリアル通信

実行

Python 2.6 以降だと PySerial で '\r' が readline の delimiter に使えない

1 2 3	import serial ser1 = serial.Serial(10) #注意：デバイスマネージャーで調べた番号から1引くこと ser2 = serial.Serial(11)
	syntax2html

1 2 3 4 5 6	import serial ser1 = serial.Serial(10) #注意：デバイスマネージャーで調べた番号から1引くこと ser2 = serial.Serial(11) print (ser1.portstr) print (ser2.portstr)
	syntax2html

2019年1月30日水曜日

pySerialとは

pySerialの使い方

シリアル通信を受信する

シリアル通信を送信する

Pythonでシリアル通信

Install

使い方

オープンと出力(write)

リード

参考

PC-Arduino間 Python経由 シリアル通信備忘録

目的

目標

具体的目標

準備

環境

PC → Arduino シリアル通信

Arduino → PC シリアル通信

実行

PC-Arduino間 Python経由シリアル通信備忘録

PC → Arduino　シリアル通信