使用Python和pyserial库实现串口数据的发送和接收，与单片机通讯修改PID参数。_通过串口修改pid参数

最近在使用并级PID控制倒立摆，使用板子上的按键调整PID参数。按钮按久了真的不舒服，想用无线串口与Python通讯实现键盘调参。以下是我研究了一晚上的成果，期间也踩了很多坑，写下来让大家少走点弯路。

1. 实现工具

软件：Python3.9.5
库： pyserial msvcrt time

2.库安装

注意要安装pyserial，不要安装成serial。
如果已经有serial库需要卸载掉。
打开控制台，输入以下代码

pip install pyserial
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msvcrt 和 time 库是Python自带的，不需要手动安装

3. 避坑指南

1.msvcrt.getch() 该函数将键盘输入的单个字符转化为字节型返回。
所以进行判断时，要将字符转化为字节 b’ ’

if(mesg == b'q'):
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2.串口只能以字节的形式通讯，所以只能接受和发送字节型数据（或字节串）

data = com.read()                        #接收字节型数据
print(data.decode('Ascii'),end='')       #以字符型解码输出

com.write(b'q')                          #发送字节型数据
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3.msvcrt.getch() 该函数只能在控制台运行，否则该函数只会返回 b’\xff’

4.Python程序

import serial
import msvcrt
import time

#对键盘输入的字符进行判断，并使用串口发送出去
def send_mesg():
    if(mesg == b'q'):
        com.write(b'q')
    elif(mesg == b'e'):
        com.write(b'e')    
    elif(mesg == b'a'):
        com.write(b'a')  
    elif(mesg == b'd'):
        com.write(b'd')
    elif(mesg == b'w'):
        com.write(b'w')  
    elif(mesg == b's'):
        com.write(b's')
    elif(mesg == b' '):
        com.write(b' ')

#接收串口收到的数据，并打印出来
def recv_data():                                   #com.in_waiting 如果接收缓冲区有数据返回1
    if(com.in_waiting > 0):                        #这个判断是为了在每一次输出玩所有信息后进行一次换行
        while(com.in_waiting > 0):                 
            data = com.read()                      #该函数只能一次接受一个字节的信息，该循环持续到读取完所有信息
            print(data.decode('Ascii'),end='')     #将接受到的数据解码后打印出来
        print()

#首先进行串口参数配置 分别是 端口 波特率 字节大小 读取超时限制 停止位
com = serial.Serial(port="COM9", baudrate=115200,
                    bytesize=8, timeout=1, stopbits=serial.STOPBITS_ONE)

#死循环，进行串口通讯
while(1):
    mesg = msvcrt.getch()        #获取键盘输入的单个字符
    send_mesg()                  
    time.sleep(0.1)              #延时0.1秒，等待单片机接受信息并返回数据
    recv_data()
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5.单片机程序

void uart_ctrl()
{
    if(uart_query(UART_2, &uart_buff))
    {
        switch(uart_buff)
        {
            case 'q': state_var--; break;
            case 'e': state_var++; break;
            case 'a': state_scale--; break;
            case 'd': state_scale++; break;
            case 's': flag_j=1; break;
            case 'w': flag_k=1; break;
            case ' ':
                {
                    flag_balance = !flag_balance;
                    if(flag_balance==1) printf("open balance\n");
                    else printf("close balance\n");
                    break;
                }
        }
        if(state_var == 6) state_var=1;
        if(state_scale == 6) state_scale=1;
        if(state_var == 0) state_var=5;
        if(state_scale == 0) state_scale=5;
        set_debug_var();
        if(uart_buff=='q'||uart_buff=='e'||uart_buff=='w'||uart_buff=='s')
        {
            switch(state_var)
            {
                case 1: printf("balance_kp:   %.2f\n",balance_kp); break;
                case 2: printf("balance_kd:   %.2f\n",balance_kd); break;
                case 3: printf("velocity_kp:  %.2f\n",velocity_kp); break;
                case 4: printf("velocity_ki:  %.2f\n",velocity_ki); break;
                case 5: printf("target_angle: %.2f\n",target_angle); break;
            }
        }
        if(uart_buff=='a'||uart_buff=='d')
        {
            switch(state_scale)
            {
                case 1: printf("0.01\n"); break;
                case 2: printf("0.1 \n"); break;
                case 3: printf("1   \n"); break;
                case 4: printf("10  \n"); break;
                case 5: printf("100 \n"); break;
            }
        }
    }
}

void set_debug_var()
{
    static float Scale;

    switch(state_scale)
    {
        case 1: Scale = 0.01; ips200_showstr(130, 1, "0.01"); break;
         case 2: Scale = 0.1; ips200_showstr(130, 1, "0.1 "); break;
           case 3: Scale = 1; ips200_showstr(130, 1, "1   "); break;
          case 4: Scale = 10; ips200_showstr(130, 1, "10  "); break;
         case 5: Scale = 100; ips200_showstr(130, 1, "100 "); break;
    }
    switch(state_var)
    {
          case 1: change_debug_var(&balance_kp, Scale); ips200_showstr(120,0,"bal_kp"); ips200_showfloat(120,2,balance_kp,4,2); break;
          case 2: change_debug_var(&balance_kd, Scale); ips200_showstr(120,0,"bal_kd"); ips200_showfloat(120,3,balance_kd,3,2); break;
         case 3: change_debug_var(&velocity_kp, Scale); ips200_showstr(120,0,"vel_kp"); ips200_showfloat(120,4,velocity_kp,4,2); break;
         case 4: change_debug_var(&velocity_ki, Scale); ips200_showstr(120,0,"vel_ki"); ips200_showfloat(120,5,velocity_ki,3,2); break;
        case 5: change_debug_var(&target_angle, Scale); ips200_showstr(120,0,"tar_ag "); ips200_showfloat(120,6,target_angle,2,2); break;
    }
}

void change_debug_var(float *var, float scale)
{
    if(flag_sw2 || flag_k==1) *var += scale, flag_k=0;
    if(flag_sw1 || flag_j==1) *var -= scale, flag_j=0;
}
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