ラズパイからArduinoに2byteシリアル通信する

はじめに

前回の記事のデータを通信するために、USB-シリアル変換ボードを買ったので、ラズパイからArduinoに2byteシリアル通信する実験をしたメモ。

記述言語はpython。

ラズパイ側はUSBにUSB-シリアル変換ボードを差し、Arduino nanoのTX、RXに接続する。GNDをつながないと通信が安定しなかった。

ラズパイ側からの値は16bit以下であることが、暗黙的な仕様になっている。

jsonファイル

辞書形式で読み込んだ時に、データの順番がファイル通りになるようにjsonファイルを読み込んで、valuesに格納されたxy座標をシリアル通信でArduinoに送信する。

{
    "0": [
        91,
        78
    ],
    "1": [
        119,
        169
    ],
    "2": [
        223,
        140
    ],
    "3": [
        174,
        115
    ],
    "4": [
        224,
        82
    ],
    "5": [
        283,
        160
    ],
    "6": [
        163,
        194
    ],
    "7": [
        53,
        168
    ]
}

pythonプラグラム

参考文献

以下の情報を参考にして、プログラムを作成した。

• Raspberry Pi3とArduino Unoのシリアル通信
• python--serial通信--arduino, 1byte, 2bytes, 複数データ
• cloverrose's blog

ライブラリ

pyserial、jsonを使用する。

プログラム

ラズパイ

数字を文字列ではなく実データとして送信する必要がある。従って2byteデータを上位8bit、下位8bitに分割してbig endianで送信し、Arduino側で合成する。

0	1	2	3	4	5	6	7	...
x[0]_upp	x[0]_low	y[0]_upp	y[0]_low	x[1]_upp	x[1]_low	y[1]_upp	y[1]_low	...

import json
import serial
import collections

#通信設定
sdev = '/dev/ttyUSB0'
baud = 115200

def send2Byte(pt):
    j = 0
    with serial.Serial(sdev, baud, timeout=1) as ser:
        for i in pt.values():
            #print(i[0]) # x
            #print(i[1]) # y
            ix_upp = (i[0] & 0xff00) >> 8
            ix_low = (i[0] & 0x00ff)
            iy_upp = (i[1] & 0xff00) >> 8
            iy_low = (i[1] & 0x00ff)
            #print("x : ", ix_upp * 256 + ix_low,"=",  i[0])
            #print("y : ", iy_upp * 256 + iy_low,"=",  i[1])
            print("x[", j, "] : ", ix_upp * 256 + ix_low)
            print("y[", j, "] : ", iy_upp * 256 + iy_low)
            ser.write(ix_upp.to_bytes(1, 'big'))
            ser.write(ix_low.to_bytes(1, 'big'))
            ser.write(iy_upp.to_bytes(1, 'big'))
            ser.write(iy_low.to_bytes(1, 'big'))
            j += 1
        ser.close()

if __name__ == "__main__":

    decoder = json.JSONDecoder(object_pairs_hook=collections.OrderedDict)
    with open('test.json', 'r') as f:
        pt = decoder.decode(f.read())
    """
    for i in pt.values():
        print(i)
    """
    send2Byte(pt)

Arduino

通信データの上限は100として、1byteづつ送られてくるデータを4byte周期で合成し、x、y配列に格納していく。

#define DNUM 100
int n = 0;
int m = 0;
int x[DNUM], y[DNUM];
int nmod = 0;

void setup(){
  pinMode(13,OUTPUT); //13番ピンを出力に設定。特に使っていない。
  Serial.begin(115200);//シリアル通信のレート
  int i;
  for(i = 0; i < DNUM; i++){
    x[i] = 0;
    y[i] = 0;
  }
}

void loop(){

  int inchar;      //入力状態の読み取りに使う
  inchar = Serial.read();  //シリアル通信で送信された値を読み取る

  if(inchar!=-1){
    nmod = n % 4;

    if(nmod == 0){
      Serial.println("== received ==");
    }

    switch(nmod){
      case 0:
        x[m] += (inchar << 8);
        break;
      case 1:
        x[m] += inchar;
        Serial.print("x[");
        Serial.print(m);
        Serial.print("]:");
        Serial.println(x[m]);
        break;
      case 2:
        y[m] += (inchar << 8);
        break;
      case 3:
        y[m] += inchar;
        Serial.print("y[");
        Serial.print(m);
        Serial.print("]:");
        Serial.println(y[m]);
        m++;
        break;
    }
    //Serial.print("n:");
    //Serial.println(n);
    n++;
  }
  else{
    n = 0;
    m = 0;
    int i;
    for(i = 0; i < DNUM; i++){
      x[i] = 0;
      y[i] = 0;
    }
  }
}

実行結果

ラズパイ側

x[ 0 ] :  91
y[ 0 ] :  78
x[ 1 ] :  119
y[ 1 ] :  169
x[ 2 ] :  223
y[ 2 ] :  140
x[ 3 ] :  174
y[ 3 ] :  115
x[ 4 ] :  224
y[ 4 ] :  82
x[ 5 ] :  283
y[ 5 ] :  160
x[ 6 ] :  163
y[ 6 ] :  194
x[ 7 ] :  53
y[ 7 ] :  168

Arduino側

== received ==
x[0]:91
y[0]:78
== received ==
x[1]:119
y[1]:169
== received ==
x[2]:223
y[2]:140
== received ==
x[3]:174
y[3]:115
== received ==
x[4]:224
y[4]:82
== received ==
x[5]:283
y[5]:160
== received ==
x[6]:163
y[6]:194
== received ==
x[7]:53
y[7]:168

思ったようにできた。