C和Python的串口通信协议小技巧-创新互联

文章目录

• • C
  • • 取 u8
    • 从 u8 数组取数据
    • 使用联合体 union
  • Python
  • • dict 功能帧
    • struct 包

由于进行串口通信的时候，只能传递 unsigned char(u8) 字节型的数据，所以就会有一些要将几个 u8 合并或者将 (unsigned int)u32 拆成4个 u8 的需求。
在此做一些总结归纳供大家参考，需要有一定嵌入式串口开发经验。

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#define u32 unsigned int 
#define s32 int 
#define u16 unsigned short 
#define s16 short
#define u8  unsigned char 
#define s8  char

取 u8

#define BYTE0(dwTemp) (*((char *)(&dwTemp)))
#define BYTE1(dwTemp) (*((char *)(&dwTemp) + 1))
#define BYTE2(dwTemp) (*((char *)(&dwTemp) + 2))
#define BYTE3(dwTemp) (*((char *)(&dwTemp) + 3))

例子：

u32 temp_data_32;
u8 buffer[4];

buffer[0] = BYTE0[temp_data_32];
buffer[1] = BYTE1[temp_data_32];
buffer[2] = BYTE2[temp_data_32];
buffer[3] = BYTE3[temp_data_32];

从 u8 数组取数据

u8 data[num];	// 假设你所需的数据大量存在data数组中

// 取 8bit
u8 data_u8[num];
data_u8[0] = *(data);
data_u8[1] = *(data + 1);
...

// 取 16bit
u16 data_u16[num];
data_u16[0] = *((u16 *)(data));
data_u16[1] = *((u16 *)(data + 2));
data_u16[2] = *((u16 *)(data + 4));
...

s16 data_s16[num];
data_s16[0] = (*((s16 *)(data))) / 1.0f;
data_s16[1] = (*((s16 *)(data + 2))) / 1.0f;
data_s16[2] = (*((s16 *)(data + 4))) / 1.0f;
...

// 取 32bit
s32 data_s32[num];
data_s32[0] = *((s32 *)(data));
data_s32[1] = *((s32 *)(data + 4));
data_s32[2] = *((s32 *)(data + 8));

使用联合体 union

使用联合体将float型数据拆分成字节数组
首先定义一个联合体

typedef union{float data;
	uint8_t data8[4];
}data_u;

这个联合体中有两个成员，一个是32位的float数据data，另一个同样是占据了32位字长的字节数组data8，根据联合体的性质，这两个成员所在的内存位置是一样的，也就是说，改变其中任何一个成员的值，另一个也会被改变．利用这个性质，我们就可以实现float与字节数据的互换。

data_u _temp; // 声明一个联合体实例，使用它将待发送数据转换为字节数组
uint8_t data_to_send[100]; // 待发送的字节数组

data_to_send[_cnt++]=0xAA;
data_to_send[_cnt++]=0xBB;
		
// 将要发送的数据赋值给联合体的float成员
// 相应的就能更改字节数组成员的值
_temp.data = imu_data.yaw;
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[0];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[1];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[2];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[3]; // 最高位

_temp.data = imu_data.pit;
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[0];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[1];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[2];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[3]; // 最高位

_temp.data = imu_data.rol;
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[0];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[1];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[2];
data_to_send[_cnt++]=_temp.data8[3]; // 最高位

接收端同理，只要将接收到的数据逐个存入联合体的 data8[] 数组中就好，然后调用data进行使用。

Python dict 功能帧

可以巧妙使用 Python 中的 dict 数据类型，以此来记入功能帧。

param_dic = {'speed': 0x01, 'voltage': 0x02, 'read': 0x03}

struct 包

python struct
参考上面的官方文档，使用就好了
列举一些注意点：

1. 注意本机字节顺序，可用sys.byteorder来检查你的系统字节顺序
2. 解包（unpack）后，低字节在前，高字节在后
3. 由于串口传递的是无符号字节型数据，若接收的变量是有符号类型如h格式，将自动进行如下操作。在C语言端的处理要注意
   eg.

import struct

data = struct.pack('BBBBBBBB', 0xEA, 0xFF, 0x1E, 0x00, 0x64, 0x60, 0xEA, 0xFF)	# 打包
print(data)
data = struct.unpack('

b'\xea\xff\x1e\x00d`\xea\xff'
-22
30
65514

data[0] = eaff = ffea = 65514-65536 = - 22
data[1] = 1e00 = 001e = 30
data[4] = eaff = ffea = 65514
因为有符号类型，最高位表示正负。

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