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總結(jié)Python連接CS2000的詳細步驟

前言

記錄CS2000設備使用串口連接以及相關(guān)控制。

CS2000是一臺分光輻射亮度計，也就是可以測量光源的亮度。詳細的規(guī)格網(wǎng)址參考CS2000/CS-2000A ，所有信息以柯尼卡美能達官網(wǎng)的參數(shù)以及使用手冊為主。

使用目的及環(huán)境

當前的使用目的是使用PC端控制CS2000，測量屏幕的亮度數(shù)據(jù)。

PC端使用Python，在Win10環(huán)境下開發(fā)；

需要額外安裝的模塊：pySerial；

設備連接方法

這臺設備是支持USB1.1 Full-Speed和RS-232C的。其配套的軟件CS-S10是使用的USB1.1接口，如果安裝了軟件，也就相當于安裝了對應驅(qū)動。當然，我這里則是使用了配置串行通訊端口COM Port(Cluster Communication Port)。

CS2000支持的通訊設定如下：

這里選用波特率115200，數(shù)據(jù)長度8 bits，無校驗，1 bit停止位的設定；至于Hardware(RTS/CTS)，即Require To Send和Clear To Send信號，這里先不做考慮。

程序主體流程

1.獲取電腦COM列表；

2.連接并打開CS2000的設備端口；

3.設備初始化（設定控制模式，關(guān)閉測試按鍵操作，設定同步模式等）；

4.單次測量并獲取測量值；

5.關(guān)閉串口；

接下來就開始結(jié)合手冊進行操作。

獲取端口

需要引入serial.tools.list_ports模塊：

def port_list():
    """
    獲取電腦端口列表
    :return: 端口列表
    """
    pl = serial.tools.list_ports.comports()
    # print(pl)
    print("Port List:")
    for item in pl:
        print("{}\t\t:\t{}".format(item.usb_description(), item.manufacturer))

獲取端口列表后，可以打印端口的描述和制造商，用于區(qū)分多個端口。

連接端口

需要引入serial模塊：

def connect_com(port, baudrate=115200, timeout=0):
    """
    配置串口參數(shù)并進行連接；
    :param port: 端口號，“COM1”
    :param baudrate: 波特率，115200
    :param timeout: 超時時間，0
    :return: 連接好的串口，ser
    """
    # noinspection PyBroadException
    try:
        ser = serial.Serial(port, baudrate, timeout=timeout)
        print("Port\t\t:\t{}".format(ser.name))
        print("Baudrate\t:\t{}".format(ser.baudrate))
        print("Status\t\t:\t{} Connect Successful!".format(port))
        return ser
    except Exception:
        print("Status\t\t:\t\t\tConnect COM Failed!")

定義的函數(shù)，返回打開串口之后的對象。

發(fā)送格式

分隔符

使用PC發(fā)送命令到測量設備的時候，需要使用如下分隔符：

CR, LF對應的ASCII的0x0D和0x0A；也就是在命令結(jié)束后要加分隔符進行分割；

數(shù)據(jù)字符格式

發(fā)送的數(shù)據(jù)中，數(shù)字發(fā)送，必須要跟數(shù)字的字符一樣。比如發(fā)送十進制數(shù)據(jù)886，就需要發(fā)送對應的字符886。如果需要輸入的字符長度少，需要用空格補齊。

超時

PC通信的超時設定至少要10s。這里可以理解為設備測量亮度是需要積分時間的，比如說測試比較暗的畫面，需要長時間的積分，因此測量的返回數(shù)據(jù)需要對應延遲很長時間，因此超時設定為至少10s。

實際使用的情況中，比較暗的畫面可能需要超過7s的測量時間。

初始化

初始化包含以下以幾個環(huán)節(jié)，包括設置遠端模式（SCMS），關(guān)閉測量按鍵（MSWE），設定同步模式（SCMS）等；這里仔細參考手冊，很容易就能理解，下面就直接貼出代碼。

def remote_mode(ser):
    """
    對cs2000進行遠程控制設置
    :param ser: cs2000的串口
    :return: None
    """
    data = b'RMTS,1\n'
    tx_data(ser, data)
    if rx_data(ser)[0] == "OK00":
        print("Status\t\t:\tRemote Mode Setting OK!")
    else:
        print("Status\t\t:\tRemote Mode Setting ERROR!")


def meas_key_off(ser):
    """
    關(guān)閉cs2000設備上的measure按鍵控制
    :param ser: cs2000的串口
    :return: None
    """
    data = b'MSWE,0\n'
    tx_data(ser, data)
    if rx_data(ser)[0] == "OK00":
        # print("Status\t\t:\tMeasure Key Disable OK!")
        pass
    else:
        print("Status\t\t:\tMeasure Key Disable ERROR!")


def sync_mode_set(ser, freq):
    """
    同步模式設定
    :param ser: cs2000的串口
    :param freq: 頻率，單位Hz
    :return: None
    """
    mode = b'1,'
    freq = freq.encode()
    data = b'SCMS,' + mode + freq + b'00\n'
    tx_data(ser, data)
    if rx_data(ser)[0] == "OK00":
        print("Status\t\t:\tSync Mode is {}, freq is {}Hz!".format(mode, freq))
        pass
    else:
        print("Status\t\t:\tMeasure Key Disable ERROR!")


def sync_mode_read(ser):
    """
    同步模式讀取
    :param ser: cs2000的串口
    :return: None
    """
    sync_mode_dict = {"0": "No sync",
                      "1": "Internal sync",
                      "2": "External sync"}
    data = b'SCMR\n'
    tx_data(ser, data)
    rdata = rx_data(ser)
    if rdata[0] == "OK00":
        print("Status\t\t:\tSync Mode is {}. ".format(sync_mode_dict[rdata[1]]))
        if rdata[1] == "1":
            print("Status\t\t:\tSync frequency is {}Hz. ".format(rdata[2][:-2]))
        pass
    else:
        print("Status\t\t:\tSync Mode read ERROR!")


def dev_init(ser):
    """
    cs2000設備進行初始化，包含設置為遠程控制，關(guān)閉測量按鍵，設置同步模式，查詢同步模式數(shù)據(jù)
    :param ser: cs2000的串口
    :return: None
    """
    remote_mode(ser)
    meas_key_off(ser)
    sync_mode_set(ser, SYNC_FREQ)
    sync_mode_read(ser)

注意：這里每次發(fā)送命令之后，設備均會返回數(shù)據(jù)。如若返回的是OK00，則說明命令發(fā)送和接收都沒有出現(xiàn)問題，如果返回的指令有ERxx等字樣，需要根據(jù)手冊中的錯誤代碼列表查詢錯誤原因，并進行改正。

測量數(shù)據(jù)

測量數(shù)據(jù)需要先發(fā)送測量指令，等待返回測量時間，等待測量結(jié)束；

再發(fā)送測量數(shù)據(jù)讀取指令。

def measure(ser):
    """
    向cs2000發(fā)出測量的命令
    :param ser: cs2000的串口
    :return: None
    """
    data = b'MEAS,1\n'
    tx_data(ser, data)
    rdata = rx_data(ser)
    if rdata[0] == "OK00":
        # print("Status\t\t:\tMeasure time is {}s".format(rdata[1]))
        pass
    else:
        print("Status\t\t:\tMeasure CMD ERROR Code {}".format(rdata[0]))

    rdata_1 = rx_data(ser)
    if rdata_1[0] == "OK00":
        # print("Status\t\t:\tMeasurement completed!")
        pass
    else:
        print("Status\t\t:\tMeasure Wait ERROR Code {}".format(rdata_1[0]))


def lv_read(ser):
    """
    向cs2000發(fā)出測量的命令
    :param ser: cs2000的串口
    :return: 亮度值lv
    """
    data = b'MEDR,2,0,101\n'
    tx_data(ser, data)
    rdata = rx_data(ser)
    if rdata[0] == "OK00":
        # print("Status\t\t:\tLuminance is {} cd/m²".format(rdata[1]))
        return rdata[1]
    else:
        print("Status\t\t:\tLuminance Read ERROR Code {}".format(rdata[0]))
        return None


def get_lv(ser):
    """
    獲取亮度值
    :param ser: cs2000的串口
    :return: 亮度值，單位cd/m²
    """
    measure(ser)
    return lv_read(ser)


def xylv_read(ser):
    """
    向cs2000發(fā)出測量的命令
    :param ser: cs2000的串口
    :return: 色坐標，X，Y，亮度，LV
    """
    data = b'MEDR,2,0,2\n'
    tx_data(ser, data)
    rdata = rx_data(ser)
    if rdata[0] == "OK00":
        print("Status\t\t:\tX，Y，LV are {} {} {}".format(rdata[1], rdata[2], rdata[3]))
        return rdata[1:]
    else:
        print("Status\t\t:\tMeasure ERROR!")
        return None


def get_xylv(ser):
    """
    獲取色坐標X，Y和亮度LV。
    :param ser: cs2000的串口
    :return: 色坐標，X，Y，亮度，LV
    """
    measure(ser)
    return xylv_read(ser)

其中，返回數(shù)據(jù)的格式需要根據(jù)發(fā)送的指令進行解析，對應在Datasheet中也有介紹。

串口收發(fā)數(shù)據(jù)的函數(shù)

對于串口收發(fā)數(shù)據(jù)，也封裝了一層函數(shù)，方便調(diào)用：

def tx_data(ser, data):
    # noinspection PyBroadException
    try:
        ser.write(data)
        # print("Status\t\t:\tSend OK!")
    except Exception:
        print("Status\t\t:\tSend ERROR!")


def rx_data(ser):
    # noinspection PyBroadException
    try:
        rdata = ser.readline().decode("utf-8").replace("\n", "").split(",")
        # print("Status\t\t:\tReceived {}".format(rdata))
        return rdata
    except Exception:
        print("Status\t\t:\tReceive ERROR!")

串口關(guān)閉

串口使用之后一定要進行合理的關(guān)閉，防止多個程序運行，出現(xiàn)連接問題。

def serial_close(ser):
    """
    關(guān)閉串口連接
    :return: None
    """
    # noinspection PyBroadException
    try:
        ser.close()
        print("Port {} has been closed!".format(ser.name))
    except Exception:
        print("----serial_close failed!")

主函數(shù)

所有的參數(shù)傳遞，都是將產(chǎn)生的串口對象作為參數(shù)傳遞。

if __name__ == '__main__':

    port_list()

    cs2000 = connect_com("COM1", timeout=5)

    dev_init(cs2000)

    get_lv(cs2000)
    get_xylv(cs2000)

    serial_close(cs2000)

寫在后面

設備調(diào)試的要義在于，一切操作要參考Datasheet：cs_2000_technicalnote_en，可以在官網(wǎng)支持中下載到。熟悉了手冊之后，后面的調(diào)試環(huán)節(jié)可以節(jié)省很多時間，調(diào)制的過程也會非常順利。這里例舉幾個調(diào)試過程中遇到的問題：

1.合理設定超時（要根據(jù)最長的測量時間設定），在發(fā)送數(shù)據(jù)之后就可以等待接收數(shù)據(jù)；

2.這里的分隔符使用的就是\n，轉(zhuǎn)換為byte類型后進行串口發(fā)送；

3.一些模式設定可以只進行一次設定，不需要每次上電都進行設定，為保險起見，統(tǒng)一放在初始化里面；

4.暗光環(huán)境下測試暗光源，需要的時間會很長，手動測試版有24s之多，亮光源的測試時間在1s一次左右；

5.程序中將串口直接作為參數(shù)傳遞有些不妥，可以將該模塊改為class；

后面如果遇到了其他問題也會在此更新。

本項目源碼地址：https://github.com/LJacki/CS2000

到此這篇關(guān)于總結(jié)Python連接CS2000的詳細步驟的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python連接CS2000內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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