CN112269704A - 一种基于Python的串口调试方法及调试系统 - Google Patents

一种基于Python的串口调试方法及调试系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于Python的串口调试方法及调试系统,通过使用上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源,然后将待调试的产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,并通过通讯协议转换模块将接受到的待调试的产品的通讯数据进行转换,然后通过USB接口发送给通讯协议转换模块;在上位机上使用Python编写人机交互界面,当上位机接受到通讯协议转换模块发送的通讯数据后,通过人机交互界面对通讯数据进行分析和可视化显示。本发明使用方便、兼容性强、通用性强。

Description

一种基于Python的串口调试方法及调试系统
技术领域
本发明属于计算机调试技术领域,具体地说,涉及传统的调试方法不能100%模拟产品真实运行情况、调试效率低、数据查看不直观等缺点。
背景技术
随着微处理器的发展及其在各领域的广泛应用,微处理器在仪器仪表、工业控制、数字家电等方面普遍得到应用,为保证产品的可靠性,在交付产品前的调试环节显得尤为重要,传统的调试方法是通过JTAG调试接口,在集成开发环境(IDE,IntegratedDevelopment Environment)中添加Watch Window查看变量值实现,但是原有方式需要添加断点,暂停程序后不能100%的模拟产品真实的运行情况,同时有些产品数据量很大,由于IDE中窗口大小的限制,查看变量变得不方便,在全速运行时在IDE中无法查看变量值,只能通过通讯接口将数据发送到上位机的串口调试助手,然而常规串口调试助手中只能显示十六进制码,需对其进行转换才能识别,这也影响了产品的调试效率。
发明内容
本发明针对现有技术传统的调试方法不能100%模拟产品真实运行情况、调试效率低、数据查看不直观等缺点,提出了一种基于Python的串口调试方法及调试系统,通过使用上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源,然后将待调试的产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,并通过通讯协议转换模块将接受到的待调试的产品的通讯数据进行转换,然后通过USB接口发送给通讯协议转换模块;在上位机上使用Python编写人机交互界面,当上位机接受到通讯协议转换模块发送的通讯数据后,通过人机交互界面对通讯数据进行分析和可视化显示。本发明使用方便、兼容性强、通用性强。
本发明具体实现内容如下:
本发明提出了一种基于Python的串口调试方法,使用上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源,然后将待调试的产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,并通过通讯协议转换模块将接受到的待调试的产品的通讯数据进行转换,然后通过USB接口发送给通讯协议转换模块;在上位机上使用Python编写人机交互界面,当上位机接受到通讯协议转换模块发送的通讯数据后,通过人机交互界面对通讯数据进行分析和可视化显示。
本发明还提出了一种调试系统,用于上述基于Python的串口调试方法,对待调试的产品进行调试,所述调试系统包括相互连接通讯协议转换模块和上位机,所述通讯协议转换模块和上位机之间通过USB接口进行数据通讯连接;所述通讯协议转换模块与待调试的产品连接。
为了更好地实现本发明,进一步地,所述通讯协议转换模块包括单片机芯片PL2303HX。
为了更好地实现本发明,进一步地,所述通讯协议转换模块还包括电阻R34、电阻R35、电阻R36;所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口与15号DP接口分别在连接电阻R34和电阻R36后与USB接口的D+接口连接;所述单片机芯片PL2303HX的16号DM接口与USB接口的D-接口连接;
所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口还连接3.3V的电源,并设置一个接地的电容C21用作滤波;
所述USB接口的1号引脚还设置有电阻R11,并通过电阻R11接入+5V的VUSB电源。
为了更好地实现本发明,进一步地,所述通讯协议转换模块还包括降压模块,所述降压模块包括TPS75733芯片,所述TPS75733芯片的2号IN引脚连接USB接口的+5V的VUSB电源,并设置一个接地的电容C2,通过电容C2进行滤波;
还设置有电阻R2,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出3.3V的电源,并在4号OUT接口的输出端通过电阻R2连接5号FB/PG*接口,同时设置电容C1,连接在4号OUT接口的输出端用做滤波。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括时钟电路,所述时钟电路包括晶振、电容C6、电容C20,所述时钟电路连接在单片机芯片PL2303HX的28号OSC2和27号OSC1接口上。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括电容C22,所述单片机芯片PL2303HX的20号VDD接口连接+5V的VUSB电源,并在连接处连接接地的电容C22用作滤波。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括排针Header 4,所述排针Header 4的4号引脚连接+5V的VUSB电源,3号引脚和2号引脚分别与单片机芯片PL2303HX的5号RXD引脚和1号TXD引脚连接。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括电阻R32、电阻R33,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出的3.3V的电源通过电阻R32和电阻R33分别与单片机芯片PL2303HX的13号EE_CLK接口和14号EE_DATE接口连接,所述4号OUT接口还与单片机芯片PL2303HX的4号VDD_232接口连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果:
(1)连接简单:本发明只需要待调试产品引出通信线与通讯协议转换模块连接,上位机通过USB线与通讯协议转换模块连接即可;
(2)可扩展能力强:本发明可在通讯协议转换模块中集成了多个多种通信协议转换芯片,可以根据不同的待调试产品要求进行选择,本说明书中只列举了RS232转USB的设计;
(3)软件开发周期短:python提供了大量内置函数,同时,python可调用第三方模块,即使非软件专业的初学者可快速上手实现对通信数据的可视化显示、保存和数据提取。
附图说明
图1为本发明系统各模块连接示意图;
图2为本发明通讯协议转换模块的电路示意图;
图3为本发明降压模块的电路原理示意图;
图4为本发明调试的界面显示效果示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,应当理解,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例,本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;也可以是直接相连,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1:
本实施例提出了一种基于Python的串口调试方法,如图1所示使用上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源,然后将待调试的产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,并通过通讯协议转换模块将接受到的待调试的产品的通讯数据进行转换,然后通过USB接口发送给通讯协议转换模块;在上位机上使用Python编写人机交互界面,当上位机接受到通讯协议转换模块发送的通讯数据后,通过人机交互界面对通讯数据进行分析和可视化显示。
工作原理:本发明的上述目的可以通过以下措施来达到,一种基于Python的串口调试方法,包括通信协议转换模块和上位机人机交互界面,其特征在于:通信协议转换模块通过内部通信协议转换芯片与待调试产品连接,可实现RS-422和RS-232通讯格式到USB协议的转换,通过一条USB线即可实现调试连接;上位机人机交互界面通过使用Python提供的库函数实现,具有一定编程基础的工程人员,很容易实现对通信数据的可视化显示和分析。在图1中,一种基于Python的串口调试方法包括通讯协议转换模块和上位机,其中:上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源;待调试产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,该模块将接收到的通信数据转换后,通过USB接口与上位机连接,上位机接收到数据后,通过Python编写的人机交互界面对数据进行分析和可视化显示。
实施例2:
本实施例还提出了一种调试系统,如图1、图4所示用于上述基于Python的串口调试方法,对待调试的产品进行调试,所述调试系统包括相互连接通讯协议转换模块和上位机,所述通讯协议转换模块和上位机之间通过USB接口进行数据通讯连接;所述通讯协议转换模块与待调试的产品连接。具体调试效果如图4所示。
实施例3:
本实施例在上述实施例2的基础上,为了更好地实现本发明,进一步地,如图2所示,所述通讯协议转换模块包括单片机芯片PL2303HX。
本实施例的其他部分与上述实施例2相同,故不再赘述。
实施例4:
本实施例在上述实施例2-3任一项的基础上,如图2所示为了更好地实现本发明,进一步地,所述通讯协议转换模块还包括电阻R34、电阻R35、电阻R36;所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口与15号DP接口分别在连接电阻R34和电阻R36后与USB接口的D+接口连接;所述单片机芯片PL2303HX的16号DM接口与USB接口的D-接口连接;
所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口还连接3.3V的电源,并设置一个接地的电容C21用作滤波;
所述USB接口的1号引脚还设置有电阻R11,并通过电阻R11接入+5V的VUSB电源。
工作原理:在图2中,PL2303HX的USB转串口电路很简单,这是因为PL2303HX内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART,只需外接几只电容就可以实现USB信号与RS232(TTL电平)信号的转换,能够方便嵌入到各种设备,该器件作为USB/RS232双向转换器,一方面从上位机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给待调试产品;另一方面从待调试产品接收数据转换为USB数据格式送回上位机。这些工作均由器件自动完成,开发者无需考虑固件设计。
本实施例的其他部分与上述实施例2-3任一项相同,故不再赘述。
实施例5:
本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上,为了更好地实现本发明,进一步地,如图3所示,所述通讯协议转换模块还包括降压模块,所述降压模块包括TPS75733芯片,所述TPS75733芯片的2号IN引脚连接USB接口的+5V的VUSB电源,并设置一个接地的电容C2,通过电容C2进行滤波;
还设置有电阻R2,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出3.3V的电源,并在4号OUT接口的输出端通过电阻R2连接5号FB/PG*接口,同时设置电容C1,连接在4号OUT接口的输出端用做滤波。
工作原理:为防止高速信号在端口附近产生反射现象,需要在B型USB端口引脚D-和D+上分别接上一个阻值为27Ω左右的终端匹配电阻(R34和R35)。D+接一个上拉电阻(R36)以帮助实现枚举功能。此外考虑到防止USB口短路问题,串入一个500mA的保险丝,从而保护USB口。图3中通过电源转换芯片(TPS75733)将USB口接入的+5V电源(VUSB)转换为PL2303HX的+3.3V工作电压(VDD_3V3)。
本实施例的其他部分与上述实施例2-4任一项相同,故不再赘述。
实施例6:
本实施例在上述实施例2-5任一项的基础上,为了更好地实现本发明,进一步地,还包括时钟电路,所述时钟电路包括晶振、电容C6、电容C20,所述时钟电路连接在单片机芯片PL2303HX的28号OSC2和27号OSC1接口上。
工作原理:图2中的PL2303HX需要一个12MHz的外部晶体为自己提供时钟,外部并联两个匹配起振电容(C6和C20)。
本实施例的其他部分与上述实施例2-5任一项相同,故不再赘述。
实施例7:
本实施例在上述实施例2-6任一项的基础上,为了更好地实现本发明,进一步地,还包括电容C22,所述单片机芯片PL2303HX的20号VDD接口连接+5V的VUSB电源,并在连接处连接接地的电容C22用作滤波。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括排针Header 4,所述排针Header 4的4号引脚连接+5V的VUSB电源,3号引脚和2号引脚分别与单片机芯片PL2303HX的5号RXD引脚和1号TXD引脚连接。
为了更好地实现本发明,进一步地,还包括电阻R32、电阻R33,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出的3.3V的电源通过电阻R32和电阻R33分别与单片机芯片PL2303HX的13号EE_CLK接口和14号EE_DATE接口连接,所述4号OUT接口还与单片机芯片PL2303HX的4号VDD_232接口连接。
本实施例的其他部分与上述实施例2-6任一项相同,故不再赘述。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于Python的串口调试方法,其特征在于,使用上位机通过USB接口给通信协议转换模块提供电源,然后将待调试的产品通过通讯接口与通讯协议转换模块连接,并通过通讯协议转换模块将接受到的待调试的产品的通讯数据进行转换,然后通过USB接口发送给通讯协议转换模块;在上位机上使用Python编写人机交互界面,当上位机接受到通讯协议转换模块发送的通讯数据后,通过人机交互界面对通讯数据进行分析和可视化显示。
2.一种调试系统,用于上述基于Python的串口调试方法,对待调试的产品进行调试,其特征在于,包括相互连接通讯协议转换模块和上位机,所述通讯协议转换模块和上位机之间通过USB接口进行数据通讯连接;所述通讯协议转换模块与待调试的产品连接。
3.如权利要求2所述的一种调试系统,其特征在于,所述通讯协议转换模块包括单片机芯片PL2303HX。
4.如权利要求3所述的一种调试系统,其特征在于,所述通讯协议转换模块还包括电阻R34、电阻R35、电阻R36;所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口与15号DP接口分别在连接电阻R34和电阻R36后与USB接口的D+接口连接;所述单片机芯片PL2303HX的16号DM接口与USB接口的D-接口连接;
所述单片机芯片PL2303HX的17号VDD_3V3接口还连接3.3V的电源,并设置一个接地的电容C21用作滤波;
所述USB接口的1号引脚还设置有电阻R11,并通过电阻R11接入+5V的VUSB电源。
5.如权利要求4所述的一种调试系统,其特征在于,所述通讯协议转换模块还包括降压模块,所述降压模块包括TPS75733芯片,所述TPS75733芯片的2号IN引脚连接USB接口的+5V的VUSB电源,并设置一个接地的电容C2,通过电容C2进行滤波;
还设置有电阻R2,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出3.3V的电源,并在4号OUT接口的输出端通过电阻R2连接5号FB/PG*接口,同时设置电容C1,连接在4号OUT接口的输出端用做滤波。
6.如权利要求5所述的一种调试系统,其特征在于,还包括时钟电路,所述时钟电路包括晶振、电容C6、电容C20,所述时钟电路连接在单片机芯片PL2303HX的28号OSC2和27号OSC1接口上。
7.如权利要求6所述的一种调试系统,其特征在于,还包括电容C22,所述单片机芯片PL2303HX的20号VDD接口连接+5V的VUSB电源,并在连接处连接接地的电容C22用作滤波。
8.如权利要求7所述的一种调试系统,其特征在于,还包括排针Header 4,所述排针Header 4的4号引脚连接+5V的VUSB电源,3号引脚和2号引脚分别与单片机芯片PL2303HX的5号RXD引脚和1号TXD引脚连接。
9.如权利要求8所述的一种调试系统,其特征在于,还包括电阻R32、电阻R33,所述TPS75733芯片的4号OUT接口输出的3.3V的电源通过电阻R32和电阻R33分别与单片机芯片PL2303HX的13号EE_CLK接口和14号EE_DATE接口连接,所述4号OUT接口还与单片机芯片PL2303HX的4号VDD_232接口连接。
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