>> [目录] 数据远程采集 Step by Step

电脑系统：WIN10

树莓派型号：Zero W

树莓派系统：Raspbian，2018-11-13-raspbian-stretch-lite.img

Python 2.7.3

软件&工具：sscom5.13.1（串口助手），串口通讯线，串口驱动（电脑用）

硬件配置

使用树莓派的GPIO15、GPIO16作为串口的TxD和RxD，另外还有附近的5V、GND。准备好串口通讯线，电脑上装好驱动。

树莓派CPU的内部有两个串口，一个是硬件串口，一个是迷你串口(mini-uart)。硬件串口的速率是稳定的，而迷你串口没有时钟源，由内核提供时钟参考源，由于内核本身的频率是变化的，导致迷你串口的速率不稳定。

系统默认把硬件串口分配给了蓝牙模块，迷你串口分配给了GPIO（GPIO15、GPIO16），这将影响串口通讯的可靠性，所以在安装树莓派系统的时候，交换了两个串口的分配：

pi@raspberrypi:~ $ ls -l /dev  #查看设备信息

ttyAMA0就是GPIO上的那个串口，系统默认它是作为console使用的，不过在安装树莓派系统的时候已经把这个配置给删掉了，现在可以作为普通的串口使用。

数据收发

先实现基本的数据收发功能，主要是为了测试接收和发送的通路是否正常。

新建一个测试文件 test_serial.py：

pi@raspberrypi:~ $ sudo nano test_serial.py

右键复制下面的内容，保存退出：

这段程序首先是打开串口0，波特率19200。然后在while循环中等待接收数据，接收到数据以后，把这个数据以及它的字节数发送出来。

每0.1s扫描一次，测试数据最好稍微短一点，否则就肯定被截断了。

运行 test_serial.py：

pi@raspberrypi:~ $ python test_serial.py

如果中途需要退出，比如去重新编辑文件，可以按Ctrl+Z

连接串口通讯线，打开串口助手（sscom），选择扫描到的COM口，设置波特率为19200，不勾选HEX显示、HEX发送，然后点击打开串口。

串口助手发送：hello_serial

串口助手接收：received 12 bytes >>  hello_serial

串口助手接收到的就是树莓派串口发送的，说明硬件连接正常，串口发送接收功能正常。

串口通讯

本项目中的串口通讯包含两种模式（互斥，默认为数据模式）：

管理模式

设计了4个管理指令，均为12字节，不够的就用*补足，可以根据实际的需要随意定义，指令的长度也可以不一样：

上电后一段时间内（可以设置为1-5分钟），树莓派接收到前3条指令后，均进入管理模式，树莓派在这个模式下每隔1s发送一次自身的状态。树莓派收到退出指令或者一定时间限制后，自动退出管理模式。

广播包约0.5~2s发一帧，每帧数据约50~400字节，数据帧之间的空闲时间≥100ms。树莓派接收到广播数据帧后将其存在一个int数组里，其他程序后面会来处理这个数组。

新建一个测试文件 test_serial_comn.py：

pi@raspberrypi:~ $ sudo nano test_serial_comn.py

右键复制下面的内容，保存退出：

代码说明

>> 切割通讯帧

通过帧之间的空闲时间来区分两个帧。软件正常每隔50ms扫描一次串口，看是否收到新的数据，如果收到了新的数据，认为新的一帧开始了，软件会每隔10ms扫描一次串口，直到在上个10ms内没有接受到新的数据，认为这一帧结束（扫描间隔要考虑波特率，19200对应的1个字节持续时间约为0.625ms）。一帧接收完成后，读取出全部接收到的数据，进入下一步处理。

主要是用这段代码来实现的：

>> 有效数据帧

为了考虑到采集系统的通用性，用数据帧的长度来进行过滤，给定一个有效数据帧的长度范围，超出的都认为是无效数据帧。

当然也可以把通讯协议做进去，可以配置参数里可以配置通讯协议类型，0默认是无协议，其他的自行定义。

>> 数据格式转换

串口接收到的数据 recv = ser.read(recv_num_real)，read函数说明如下：

https://pythonhosted.org/pyserial/pyserial_api.html

依次打印recv[0]和recv：

串口助手发送的第一个字节是99（10进制），recv[0]打印出来是c，这个是ascii格式的：

要把ascii格式的数据转换为int格式的数据：

通过binascii.b2a_hex()函数来接收串口数据recv[i]，把这个字节转换为16进制的数据；

通过int(x [,base])把刚刚得到的16进制数据转换为int格式的数据。

运行 test_serial_comn.py，显示初始化完成，等待接收数据或指令：

pi@raspberrypi:~ $ python test_serial_comn.py

测试管理指令

树莓派收到[ADMIN_QUERY*]指令后，进入管理模式，开始每隔1s发送一次自身的状态；

树莓派收到[ADMIN_EXIT**]指令后，退出管理模式

树莓派收到[ADMIN_CLEAR*]指令后，进入管理模式，调用DeviceClear()函数清空磁盘中的数据文件，并开始每隔1s发送一次自身的状态；

树莓派收到[ADMIN_CONFIG]指令后，进入管理模式（之前已经在了），调用DeviceConfigSet()函数配置参数，并开始每隔1s发送一次自身的状态；

树莓派收到[ADMIN_EXIT]非法指令，提示收到非法指令；

树莓派收到[ADMIN_EXIT**]指令后，退出管理模式

测试广播数据

测试包长度为222字节，16进制显示：

连续测试10个包，发送间隔500ms，主要是看一下接收到的数据包是否完整（软件中写了数组长度为400字节，不够的就补零）。