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Python 中正确构造十六进制转义字符串并写入串口设备的完整指南

碧海醫心

碧海醫心

发布时间:2026-02-21 19:53:02

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来源于php中文网

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Python 中正确构造十六进制转义字符串并写入串口设备的完整指南

本文详解如何在 Python 中准确生成形如 123 的可打印十六进制转义字符串(非字节对象),并安全写入 serial.Serial 设备,重点厘清字符串字面量、原始字符串、字节编码与串口通信之间的关键区别。

本文详解如何在 python 中准确生成形如 `123` 的可打印十六进制转义字符串(非字节对象),并安全写入 `serial.serial` 设备,重点厘清字符串字面量、原始字符串、字节编码与串口通信之间的关键区别。

在 Python 串口通信开发中,一个常见误区是混淆「字符串字面量表示」与「实际发送的字节内容」。例如,用户期望通过循环拼接生成字符串 "123"(即三个 ASCII 字符 '1', '2', '3' 对应的十六进制转义形式),但直接使用 ''+i 实际会触发 Python 解析器提前将 1 视为单个字节(十六进制值 0x31),而 i='1' 会导致语法错误( 后需跟两位十六进制数);更关键的是,即使语法合法,'1' 是长度为 1 的字节(即字符 '1'),而非长度为 4 的字符串 "\x31"。

✅ 正确目标:生成字符串对象 "\x31\x32\x33"(共 12 个字符),用于调试显示或协议文档;
⚠️ 注意:串口 write() 方法必须接收 bytes 类型(如 b''),不能直接传入该字符串。

一、生成可读的十六进制转义字符串(用于日志/调试)

若需构造形如 "\x31\x32\x33" 的字符串(即字面上包含反斜杠、x、数字),必须对反斜杠进行转义:

hex_str = ''
for i in '123':
    hex_str += '\x3' + i  # 注意:两个反斜杠 → 字符串中保留一个 
print(hex_str)  # 输出:12xx33(纯字符串,非字节)

等价的更简洁写法(推荐):

hex_str = ''.join(f'\x3{i}' for i in '123')
print(hex_str)  # 123

? 提示:此处 \ 在字符串字面量中表示单个 字符;f'\x3{i}' 最终生成的是 4 字符子串(如 "\x31"),而非字节 1。

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二、向串口发送真正的十六进制字节(核心实践)

serial.Serial.write() 接收的是 bytes,不是 str。因此,上述字符串 "\x31\x32\x33" 不可直接写入串口——它会被当作 ASCII 字符序列发送(共 12 字节),而非预期的 3 字节 b'123'。

✅ 正确做法:直接构造字节对象

# 方式1:使用 bytes() + list of ints
data = bytes([0x31, 0x32, 0x33])  # b'123'

# 方式2:使用 bytes.fromhex()(推荐,清晰且防错)
data = bytes.fromhex('313233')     # b'123'

# 方式3:直接写十六进制字面量(适合少量固定值)
data = b'123'             # b'123'

整合到你的串口通信逻辑中:

import serial

sel = serial.Serial('/dev/tty.usbserial-FTCHMFWZ', 115200, timeout=1)

# 构造有效载荷:STX(0x02) + 命令 + ETX(0x03)
payload = b'' + bytes.fromhex('313233') + b''
# 或等价于:payload = b'123'

sel.write(b'')      # ENQ
sel.write(payload)      # 主数据帧
sel.write(b'')      # EOT

sel.close()

三、关键注意事项与最佳实践

  • ? 禁止混用:不要将 '1'(str)与 b'1'(bytes)混淆;前者是长度为 1 的字符串,后者是长度为 1 的字节序列。
  • 调试时分离关注点
    • 用 repr() 查看字符串真实内容:print(repr("\x31")) → '\x31'
    • 用 hex() 查看字节内容:print(bytes.fromhex('31').hex()) → '31'
  • ⚠️ 安全性提醒:若十六进制值来自用户输入,请务必校验格式(如正则 ^[0-9A-Fa-f]{2}$)并捕获 ValueError,避免 bytes.fromhex() 抛异常。
  • ? 进阶技巧:对于动态协议字段,可封装为工具函数:
    def hexstr_to_bytes(s):
        """Convert hex string like '313233' to bytes, or raise ValueError"""
        return bytes.fromhex(s.replace(' ', '').replace('0x', ''))

掌握字符串表示与字节实质的区别,是可靠实现串口通信的第一步。始终牢记:调试看字符串,通信发字节。

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