2023/08/18

Python端编码

在Python端，我们想通过串口发送整型或浮点型数据时，可以借助struct.pack对需要发送的数据进行打包，简单来说，当调用这个函数时，设备会将需要发送的信息的底层数据直接通过串口发送。

举个例子，假设我们需要发送 字母A 字母B int型数据 float数据，如下图所示：

我们通过计算工具可以计算得到 123456 与 1234.56 在内存中的底层数据，如下图：

此时理论上我们需要发送的数据可表示为如下的字节流：

但需要注意的是，计算机在存储数据时，通常是以低位开始存储的，因此我们需要将int与float型数据转变为从小端开始，如下图：

此时，我们可以在STM32中创建一个10位的数组receive_data[10]，将串口接收到的数据存储在该数组中，进入debug模式，等待接收完成，此时可以看到，串口接收到的数据与上图中我们推导的理论数据完全一致。

单片机端解码

既然数据已经成功发送到了单片机，那么我们对数据进行解析就非常简单了。

首先，我们定义四个变量 分别用来存储 A B int float，如下图：

由于我们已经知道receive_data[10]数组中的一二位对应字符，因此可以直接使用 = 获取到八位的字符型：

对于int型和float型，我们可以借助C语言中的memcpy，如下：
该函数即 从receive_data[2]开始，拷贝四个字节的数据到data_int处，而receive_data[2]到receive_data[5]处存储的刚好为我们的int型数据。

float同理：

其实对于整型，我们除了使用上面的函数，也可以使用位移来实现，如下图：
这段代码位移完成后可以发现 data_int 为 0x 00 01 E2 40 ，与上面实现的功能是一样的。

至此我们就完成了Python与C语言的串口通信，通过调试可以发现，数据与预期一致：

完整代码

Python发送端：

import time
from pyb import UART
from struct import pack

uart = UART(3, 115200)

while(True):

    # 1-2：AB  
    # 3-6：int型数据123456
    # 7-10：float型数据 1234.56

    #发送字符AB 每个占用一个字节 共占用两个字节
    data1 = bytearray([0x41,0x42]) 
    uart.write(data1)
    
    #发送整型数据int 占用四个字节
    data_int = 123456
    data2 = pack('i', data_int)
    uart.write(data2)
    
    #发送浮点型数据float 占用四个字节
    data_float = 1234.56
    data3 = pack('f', data_float)
    uart.write(data3)
    
    time.sleep(1)

STM32接收端：

// 定义接收数据
uint8_t receive_data[10] = {0};  //串口接收到的字节流

uint8_t data_char_1 = 0, data_char_2 = 0;  //A B
int32_t data_int = 0;  //整型数据
float data_float = 0;  //浮点型数据


//接收到10个字节流后触发中断进行处理
void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{
  if(huart == &huart2)
  {
    data_char_1 = receive_data[0];  /* 第一字节数据 即A */
    data_char_2 = receive_data[1];  /* 第二字节数据 即B */
    
    /* 该四字节数据为int */
    /* 方法一 ： 直接使用位移运算 */
    data_int = receive_data[5] << 24 | receive_data[4] << 16 | receive_data[3] << 8 | receive_data[2];
    /* 方法二 ： 使用memcpy函数拷贝内存 */
    memcpy(&data_int, &receive_data[2], 4);
    
    /* 该四字节数据为 float */
    memcpy(&data_float, &receive_data[6], 4);
    
    HAL_UART_Receive_IT(&huart2, receive_data, 10);
  }
}