总结Python连接CS2000的详细步骤
前言
记录cs2000设备使用串口连接以及相关控制。
cs2000是一台分光辐射亮度计,也就是可以测量光源的亮度。详细的规格网址参考cs2000/cs-2000a ,所有信息以柯尼卡美能达官网的参数以及使用手册为主。
使用目的及环境
当前的使用目的是使用pc端控制cs2000,测量屏幕的亮度数据。
pc端使用python,在win10环境下开发;
需要额外安装的模块:pyserial;
设备连接方法
这台设备是支持usb1.1 full-speed和rs-232c的。其配套的软件cs-s10是使用的usb1.1接口,如果安装了软件,也就相当于安装了对应驱动。当然,我这里则是使用了配置串行通讯端口com port
(cluster communication port)。
cs2000支持的通讯设定如下:
这里选用波特率115200,数据长度8 bits, 无校验,1 bit停止位的设定;至于hardware(rts/cts),即require to send和clear to send信号,这里先不做考虑。
程序主体流程
1.获取电脑com列表;
2.连接并打开cs2000的设备端口;
3.设备初始化(设定控制模式,关闭测试按键操作,设定同步模式等);
4.单次测量并获取测量值;
5.关闭串口;
接下来就开始结合手册进行操作。
获取端口
需要引入serial.tools.list_ports
模块:
def port_list(): """ 获取电脑端口列表 :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))
获取端口列表后,可以打印端口的描述和制造商,用于区分多个端口。
连接端口
需要引入serial
模块:
def connect_com(port, baudrate=115200, timeout=0): """ 配置串口参数并进行连接; :param port: 端口号,“com1” :param baudrate: 波特率,115200 :param timeout: 超时时间,0 :return: 连接好的串口,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!")
定义的函数,返回打开串口之后的对象。
发送格式
分隔符
使用pc发送命令到测量设备的时候,需要使用如下分隔符:
cr
, lf
对应的ascii的0x0d
和0x0a
;也就是在命令结束后要加分隔符进行分割;
数据字符格式
发送的数据中,数字发送,必须要跟数字的字符一样。比如发送十进制数据886
,就需要发送对应的字符886
。如果需要输入的字符长度少,需要用空格补齐。
超时
pc通信的超时设定至少要10s。这里可以理解为设备测量亮度是需要积分时间的,比如说测试比较暗的画面,需要长时间的积分,因此测量的返回数据需要对应延迟很长时间,因此超时设定为至少10s。
实际使用的情况中,比较暗的画面可能需要超过7s的测量时间。
初始化
初始化包含以下以几个环节,包括设置远端模式(scms),关闭测量按键(mswe),设定同步模式(scms)等;这里仔细参考手册,很容易就能理解,下面就直接贴出代码。
def remote_mode(ser): """ 对cs2000进行远程控制设置 :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): """ 关闭cs2000设备上的measure按键控制 :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): """ 同步模式设定 :param ser: cs2000的串口 :param freq: 频率,单位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): """ 同步模式读取 :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设备进行初始化,包含设置为远程控制,关闭测量按键,设置同步模式,查询同步模式数据 :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:这里每次发送命令之后,设备均会返回数据。如若返回的是ok00
,则说明命令发送和接收都没有出现问题,如果返回的指令有erxx
等字样,需要根据手册中的错误代码列表查询错误原因,并进行改正。
测量数据
测量数据需要先发送测量指令,等待返回测量时间,等待测量结束;
再发送测量数据读取指令。
def measure(ser): """ 向cs2000发出测量的命令 :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发出测量的命令 :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): """ 获取亮度值 :param ser: cs2000的串口 :return: 亮度值,单位cd/m² """ measure(ser) return lv_read(ser) def xylv_read(ser): """ 向cs2000发出测量的命令 :param ser: cs2000的串口 :return: 色坐标,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): """ 获取色坐标x,y和亮度lv。 :param ser: cs2000的串口 :return: 色坐标,x,y,亮度,lv """ measure(ser) return xylv_read(ser)
其中,返回数据的格式需要根据发送的指令进行解析,对应在datasheet中也有介绍。
串口收发数据的函数
对于串口收发数据,也封装了一层函数,方便调用:
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!")
串口关闭
串口使用之后一定要进行合理的关闭,防止多个程序运行,出现连接问题。
def serial_close(ser): """ 关闭串口连接 :return: none """ # noinspection pybroadexception try: ser.close() print("port {} has been closed!".format(ser.name)) except exception: print("----serial_close failed!")
主函数
所有的参数传递,都是将产生的串口对象
作为参数传递。
if __name__ == '__main__': port_list() cs2000 = connect_com("com1", timeout=5) dev_init(cs2000) get_lv(cs2000) get_xylv(cs2000) serial_close(cs2000)
写在后面
设备调试的要义在于,一切操作要参考datasheet:cs_2000_technicalnote_en,可以在官网支持中下载到。熟悉了手册之后,后面的调试环节可以节省很多时间,调制的过程也会非常顺利。这里例举几个调试过程中遇到的问题:
1.合理设定超时(要根据最长的测量时间设定),在发送数据之后就可以等待接收数据;
2.这里的分隔符使用的就是\n
,转换为byte类型
后进行串口发送;
3.一些模式设定可以只进行一次设定,不需要每次上电都进行设定,为保险起见,统一放在初始化里面;
4.暗光环境下测试暗光源,需要的时间会很长,手动测试版有24s
之多,亮光源的测试时间在1s
一次左右;
5.程序中将串口直接作为参数传递有些不妥,可以将该模块改为class
;
后面如果遇到了其他问题也会在此更新。
本项目源码地址:https://github.com/ljacki/cs2000
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