總結(jié)Python連接CS2000的詳細(xì)步驟
前言
記錄CS2000設(shè)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(xì)的規(guī)格網(wǎng)址參考CS2000/CS-2000A ，所有信息以柯尼卡美能達(dá)官網(wǎng)的參數(shù)以及使用手冊為主。
使用目的及環(huán)境
當(dāng)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(shè)備連接方法
這臺設(shè)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(dāng)于安裝了對應(yīng)驅(qū)動。當(dāng)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(shè)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(shè)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(shè)備端口；
3.設(shè)備初始化（設(shè)定控制模式，關(guān)閉測試按鍵操作，設(shè)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(shè)備的時候，需要使用如下分隔符：
CR, LF對應(yīng)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(yīng)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(shè)定至少要10s。這里可以理解為設(shè)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(yīng)延遲很長時間，因此超時設(shè)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(shè)置遠(yuǎn)端模式（SCMS），關(guān)閉測量按鍵（MSWE），設(shè)定同步模式（SCMS）等；這里仔細(xì)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(yuǎn)程控制設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備進行初始化，包含設(shè)置為遠(yuǎn)程控制，關(guān)閉測量按鍵，設(shè)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(shè)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(biāo)，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(biāo)X，Y和亮度LV。
:param ser: cs2000的串口
:return: 色坐標(biāo)，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(yīng)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(shè)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(shè)定超時（要根據(jù)最長的測量時間設(shè)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(shè)定可以只進行一次設(shè)定，不需要每次上電都進行設(shè)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(xì)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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