python的第一个小程序, 蓝牙及串口终端

Posted on 2016-11-16 Edited on 2023-08-04 In python

项目开发过程记录.

环境与资源

windows 开发环境
python 2.7
pywin32, windows support
pyserial, serial port, com
pygatt, ble
pyinstaller, generate exe file
qt 4.8 (pyqt 4.11), GUI
Bluegiga 的 BLED112 Bluetooth Smart Dongle

安装

略过 python 的安装++
实际做项目的话, 建议使用2.7版本, 32位(这样生成的exe文件是32位的, 能兼容所有机器)
安装 pywin32: pip install pypiwin32
安装 pyserial: pip install pyserial
安装 pygatt: pip install pygatt, 事实上, pygatt依赖于pyserial. 因此直接装pygatt也可以
安装 pyinstaller: pip install pyinstaller
下载并安装 PyQt4-4.11.4-gpl-Py2.7-Qt4.8.7.exe
- 注意匹配python版本和32位/64位window
- pyqt5 仅支持 python3 以上版本. 我用 python2.7 是因为需要使用其它的库, 如 LabJack
- Qt Designer 用于设计UI, 文件格式为.ui. 它一般位于 C:\Python27\Lib\site-packages\PyQt4\designer.exe. 最终取决于Python安装路径
- pyuic4.bat 用于将 .ui 文件转换为 .py 文件. 它一般位于 C:\Python27\Lib\site-packages\PyQt4\
- 把 pyuic4.bat 的路径放入系统环境变量, 这样后续就能方便使用这个指令了
windows平台需要借助 BLED112 Bluetooth Smart Dongle 这么一个设备才能实现BLE通讯

UI设计

可以参考我的另一篇文章 PyQt 的交互操作

PyQt 入门

为什么选择PyQt? (注意, 如果商用, PyQt是需要授权使用的)
PyGTK, PyQT, Tkinter and wxPython comparison
PyQt使用入门:
PyQt Tutorial, 新手上路, 建议看到 Using Qt Designer 即可
Introduction to GUI development using Qt, 整体理解Qt设计思路
PyQt4教程, 中文版, 分类很细, 便于查阅范例

使用 Qt Designer 设计GUI并生成 gui.py

使用 Qt Designer 设计 GUI 框架, 并保存gui.ui到项目路径, 如 D:\ble terminal
打开cmd终端, 并切换到 D:\ble terminal
pyuic4.bat -x -o gui.py gui.ui 生成gui.py文件,
- -x 表示可执行, 即包含if __name__ == "__main__"这部分代码
- -o 表示目标文件名
- 也可以使用命令行 pyuic4.bat demo.ui > demo.py, 效果等同于 pyuic4.bat -o gui.py gui.ui

创建 gui_action.py 文件, 用于书写交互操作部分的代码, 基本格式如下

# coding=utf-8
import sys
import gui
from PyQt4.QtGui import QApplication, QMainWindow


class GuiAction(QMainWindow, gui.Ui_MainWindow):

    def __init__(self):
        super(self.__class__, self).__init__()
        self.ui.setupUi(self)

if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    gui_action = GuiAction()
    gui_action.show()
    sys.exit(app.exec_())

UI线程通讯

可以参考我的另一篇文章 PyQt 的交互操作
PyQt的信号和槽, 是一种通讯机制, 可以用于QObject之间的信息交互. 可以参考:
- Introduction to GUI development using Qt
- PyQt4 信号和槽详解
参考 PyQt: Threading Basics Tutorial
关于 QThread 高阶应用和注意事项, 可参考 Qt之QThread（深入理解）
本程序使用的线程通讯框架如下:

class GuiAction(QMainWindow, gui.Ui_MainWindow):

    def __init__(self):
        ...
        # queue_ble 用于传递数据给ble线程 (这样用不好, 可能有风险)
        self.queue_ble = Queue.Queue()
        # thread_ble 为 ble 处理线程
        self.thread_ble = ThreadBleServer(self.queue_ble)

    def cmd_send(self):
        cmd = self.lineEdit.text()
        # 通过 queue_ble 传递数据给ble线程
        self.queue_ble.put(cmd)

    def ble_start(self):
        # 简单理解, 就是将 self.ble_handle 设置为 thread_ble 信号触发后的处理函数
        # 使用 PyQt_PyObject 作为参数类型具有更好的通用性, 可以传递任何数据.
        self.connect(self.thread_ble, SIGNAL(
            "ble_handle(PyQt_PyObject, PyQt_PyObject)"), self.ble_handle)
        # 启动 ble 处理线程
        self.thread_ble.start()

    def ble_stop(self):
        # 用于终止 thread_ble 线程
        self.thread_ble.stop_ble()
        self.disconnect(self.thread_ble, SIGNAL(
            "ble_handle(PyQt_PyObject, PyQt_PyObject)"), self.ble_handle)


class ThreadBleServer(QThread):

    def __init__(self, queue):
        QThread.__init__(self)
        self.stop = False
        self.queue = queue

    def stop_ble(self):
        self.stop = True

    def run(self):
        while not self.stop:
            # 这是一个循环任务, 每100ms执行一次
            time.sleep(0.1)
            ...
            # 非阻塞查询queue队列
            command = str(self.queue.get(False))
            do something after get command ...
            ...
            # 发送信号给主线程
            self.emit(SIGNAL("ble_handle(PyQt_PyObject, PyQt_PyObject)"), "ble_rx_timeout", "")
            ...

上述代码有一个未知风险, 在 QThread 中用了属于 python threading 的 Queque. 更稳妥的方法应该使用 PyQt 的信号和槽解决这个问题, 即
self.connect(self.cmd_send, SIGNAL("send_cmd(PyQt_PyObject)"), self.thread_ble)
关于 QThread 和 Threading, 简单而言, 如果需要和PyQt打交道, 那就用 QThread, 否则就用 python 自带的 Threading
全部源码在 github, 注意, 作为一个练习用程序, 上述错误我没有修改! 目前为止, 没看到不良影响.

生成exe文件

可以创建一个 ble-terminal.bat 文件, 点击即可运行. 但终究是显的不够专业, 没法给老板和客户交代. 内容如下:

@echo off

start pythonw gui_action.py
exit

windows下, 使用起来最简单的就是 PyInstaller 了. 基本一条指令, 然后需要的关联库全自动解决
其它方案有 Py2Exe, 需要自己配置dll之类的. Py2App 给Mac电脑用的. cx_Freeze 优点是跨平台, 看了下需要先做配置文件.
用一条指令即可生成 .exe 文件
pyinstaller.exe --windowed gui_action.py
另外还可以指定图标, 设置版本信息(需要写好version.txt), 将所有内容绑到单文件. 指令为:
pyinstaller.exe --onefile --windowed --icon=app.ico --version-file=version.txt gui_action.py
详情可参考 Creating an Executable from a Python Script

原创于 DRA&PHO