Pythonでのシリアル通信

概要

個人的に組み込み開発ではデバッグが難しいと感じており，ほとんどの場合シリアル通信を行うことでPCに何らかのデータを送って確認する．しかし，シリアル通信自身がおかしい場合，プログラムのどのパスを通ったのか，などはLEDを光らせて確認するしか無い．加えて，Arduino IDEにはシリアル通信を使ってデータの受信と表示，データ送信をできるツールが付属しているが，データ送信は文字として送られてしまうため，生データを送ることが難しい(できない？)．

そこで，今後のために，Pythonでシリアル通信を実行し，加えてLEDを使って正しくシリアル通信ができることを確認してみる.

Arduino Unoのプログラム

Arduino Unoで以下のプログラムを実行する．

main.c

#include "serial.h"


int putc(unsigned char c) {
	if (c == '\n') {
		serial_send_byte('\r');
	}
	return serial_send_byte(c);
}

unsigned char getc() {
	return serial_recv_byte();
}

void setout();
void turnon();
void turnoff();

int main(void) {

	serial_init();
	setout();     // シリアルの初期化


	putc('D');       // 1文字出力
	char c = getc(); // 1文字入力を待つ

	turnon();	     // LEDを点灯
	putc(++c);       // 受信した文字をインクリメントし，シリアルで出力
	putc('E');       // 1文字出力
	c = getc();      // 1文字入力を待つ

	turnoff();	    // LEDを消灯
	putc(++c);      // 受信した文字をインクリメントし，シリアルで出力
    putc(++c);      // 受信した文字をインクリメントし，シリアルで出力
    while(1){}

コメントにあるように，Arduinoでは1文字出力し，その後，受信->送信を2回繰り返して処理を終了する．そして，1回目の受信でLEDを点灯，2回めの受信でLEDを消灯する．よって，仮に送受信できない場合でも，LEDの点灯/消灯でどこまでプログラムが実行されたかわかる．

Pythonでのシリアル通信

Pythonでシリアル通信を実行するために，pyserialをpipでインストールする

pip3 install pyserial

そして，Arduinoのプログラムに合わせてデータを送受信する．

test.py

import serial
import time

ser = serial.Serial('/dev/cu.usbmodem142101', 9600, timeout = 1)


while True:
    data: bytes = ser.read();
    if len(data) > 0:
        break

int_data = int.from_bytes(data, 'big')
print(data)
print("data1 = {}".format(int_data)) # Dを読む

time.sleep(0.5)

ser.write(bytes([65])) # aを書く
time.sleep(0.5)
data: bytes = ser.read() # bを読む

int_data = int.from_bytes(data, 'big')
print(data)
print(len(data))
print("data2 = {}".format(int_data))
time.sleep(0.5)
data: bytes = ser.read() # Eを読む
print(data)
time.sleep(0.5)
ser.write(bytes([67])) # cを書く
time.sleep(0.5)
data: bytes = ser.read() # d
print(data)

特に解説は必要ないと思うが，シリアル通信は遅いので，送受信の間に0.5秒のsleepを入れている．これを入れないと，実行が早すぎて見えない．

この実装は，以下のコマンドで試すことができる．

>git clone https://github.com/hiro4669/iosv.git
>cd iosv
>cd serial_py
>make
>make write
>python3 test.py