同步使用串行通信

Question

我有一個應用程序，其中我需要：使用Arduino的到一個位置，並在該位置

停止

1. 移動的伺服電動機具有攝像機通過蟒獲取控制在該位置
2. 當圖像被獲取的圖像，伺服應該移動到的序列被重複的時間N個對稱位置

所以我試圖使用串行通信來同步arduino和python代碼。在arduino方面，當伺服器到達一個位置時，它使用串行通信向python代碼發送一個字符串。該字符串是「Cross」或「Co」，具體取決於到達的位置。 arduino應該等待串行通信通過python代碼發送字符串「Ok」（圖像採集後）。收到這個字符串後，arduino應該啓動伺服器，使其移動到另一個位置。

在Python代碼側，我讀串行數據，並根據所述字符串接收（交叉或Co）：

1. 字符串名稱被定義
2. 的圖像被使用相機
3. 獲取圖像被保存或追加到列表中
4. 字符串「Ok」被髮送到arduino。

該代碼附在下面。

問題是我無法正確同步伺服位置和圖像採集。伺服只是在兩個位置之間來回運行，似乎沒有從串行通訊中讀取任何字符串。然後它永遠不會真正停止到某個位置。然而，arduino代碼確實向Python代碼發送了「Cross」和「Co」，並且python代碼設法讀取它們並獲取並保存圖像，但通常使用錯誤的名稱。讓arduino代碼在每個位置等待足夠長的時間並不是一個解決方案，因爲我需要一個體面的圖像採集頻率。
所以我想知道什麼是同步兩個代碼的最佳方法，並確保我的圖像的正確名稱將對應於伺服器的正確位置？

在此先感謝您的任何鏈接或想法。

格雷格

Arduino的代碼 `

#include <Servo.h> 

//servo 
Servo myservo; // create servo object to control a servo 
// twelve servo objects can be created on most boards 
int pos = 0; // variable to store the servo position 

//camera 
const int CameraPin = 53;  // the number of the camera trigg 
int CameraState = LOW;    // ledState used to set the LED 
const int ledPin = 13;  // the number of the LED pin 
String Str = "c"; 

void setup() { 
    myservo.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object 
    // set the digital LED pin as output: 
    pinMode(CameraPin, OUTPUT); 
    // set the digital camera pin as output: 
    pinMode(ledPin, OUTPUT); 
    //serial communication 
    Serial.begin(9600); 
    Serial.println("Ready"); 
     } 
void loop() { 

Serial.flush(); 
// go to Co position and wait 
ServoCo(15); // go to Co position 
Serial.println("Co"); //send signal Co to python 
while(!Serial.available()) {} // wait for python to send data acquired 
while ((Serial.available()<2)) // Test on the length of the serial string 
{ 
    delay(1); 
    String Str = Serial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(Str); 
} 

// go to cross position and wait 
ServoCross(15); // go to Cross position 
Serial.println("Cross"); 
while(!Serial.available()) {} 
    while ((Serial.available()<2)) 
{ 
    delay(1); 
    String Str = Serial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(Str); 
} 
} 
delay(100); 
} 

void ServoCross(int ServoDelay) 
{ 
    for (pos = 105; pos >= 75; pos -= 1) { // goes from 0 degrees to 180 degrees 
    // in steps of 1 degree 
    myservo.write(pos);    // tell servo to go to position in variable 'pos' 
    delay(ServoDelay); 
    } 
} 
    void ServoCo(int ServoDelay) 
{ 
    for (pos = 75; pos <= 105; pos += 1) 
    { // goes from 0 degrees to 180 degrees 
    // in steps of 1 degree 
    myservo.write(pos);    // tell servo to go to position in variable 'pos' 
    delay(ServoDelay); 
    }` 

Python代碼：

from time import sleep 
import serial 
import scipy 
ser = serial.Serial('COM10', 9600) # Establish the connection on a specific port 

Nb_total_image = 100 
imagergb_cross = np.zeros((480,640)) 
imagergb_co = np.zeros((480,640)) 
counter_image = 0; 

ser.write('start') 
while counter_image<Nb_total_image: 
    ser.flush() 
    ReadArduino = ser.readline().split('\r')[0] # Read the newest output from the Arduino 

    print(ReadArduino) 
    if ReadArduino == 'Cross': 
     nameImage = 'CrossImage' + str(counterImageCross) 
     cam.reset_frame_ready()     # reset frame ready flag 
     # send hardware trigger OR call cam.send_trigger() here 
     cam.send_trigger() 
     cam.wait_til_frame_ready(1000)    # wait for frame ready due to trigger   
     imageRawcross = cam.get_image_data() 
     ser.write("Ok\n") 

    else: 
     nameImage = 'CoImage' + str(counterImageCo) 
     cam.reset_frame_ready()     # reset frame ready flag 
     # send hardware trigger OR call cam.send_trigger() here 
     cam.send_trigger() 
     cam.wait_til_frame_ready(1000)    # wait for frame ready due to trigger     
     ImageRawCo = cam.get_image_data() 
     ser.write("Ok\n") 
    imagergb = imageRawCo-imageRawcross 
    counter_image = counter_image + 1 

Answer 1

在你loop()功能，你已經實現了你的軟件作爲功能將被作爲main()執行一次在控制檯軟件中。

由於的Arduino（C langage）具有通過與計算機（Python的langage）串行鏈路通信，一個有效的解決方案是使用狀態機原理。

步驟1 - 定義所需狀態列表以及要達到的位置數。

一個簡單的enum e_State允許定義列表。

typedef enum e_State { 
    STATE_START = 0, // first state to initialize 
    STATE_MOVE_POS, // moving Servo to the selected position 
    STATE_SEND_CMD, // sending message when position reached 
    STATE_WAIT_ACK // waiting acknowledge from message 
} eState; 

對於2個位置達到，enum e_Pos用於：

typedef enum e_Pos { 
    FIRST_POS = 0, 
    SECOND_POS 
} ePos; 

步驟2 - 定義開始參數

存儲持久數據betwee ñloop()電話，static變量用於 ：

static eState LoopState = STATE_START; // to store the current state 
static ePos ServoPos = FIRST_POS; // to store the selected position 

而要臨時存儲的下一個狀態，添加eState NextState。

在loop()函數的入口，NextState = LoopState;到 保持默認的狀態一樣。

第3步 - 定義狀態機算法。

void loop() { 

static eState LoopState = STATE_START; // to store the current state 
static ePos ServoPos = FIRST_POS; // to store the selected position 

    eState NextState = LoopState; 

    switch (LoopState) { 
    case STATE_START: 
     ServoPos = FIRST_POS; 
     NextState = STATE_MOVE_POS; 
     break; 
    case STATE_MOVE_POS: 
     NextState = STATE_SEND_CMD; 
     break; 
    case STATE_SEND_CMD: 
     NextState = STATE_WAIT_ACK; 
     break; 
    case STATE_WAIT_ACK: 
     // NextState = STATE_MOVE_POS; 
     break; 
    default: 
     // when undefined state, restart 
     NextState = STATE_START; 
    } 
    // define the state for the next loop 
    LoopState = NextState; 
} 

步驟4 - 管理的STATE_MOVE_POS與選定ServoPos的動作。

switch (ServoPos) { 
case FIRST_POS: 
    ServoCo(15); // go to 'Co' position 
    break; 
case SECOND_POS: 
    ServoCross(15); // go to 'Cross' position 
    break; 
}; 
NextState = STATE_SEND_CMD; // when reached, send serial message 

第5步 - 管理的STATE_SEND_CMD基於對達到ServoPos的動作。

Serial.flush(); // clear the serial buffer 
if (ServoPos == FIRST_POS) { 
    Serial.println("Co"); //send signal 'Co' to python 
} 
else { 
    Serial.println("Cross"); //send signal 'Cross' to python 
} 
NextState = STATE_WAIT_ACK; 

步驟6 - 通過尋找管理的STATE_WAIT_ACK行動 「OK」確認。

（可選）添加比較if (Str == "OK")以確保 計算機正確回答。

if (Serial.available()) { // no state change while no acknowledge 
    String Str = Serial.readStringUntil('\n'); 
    Serial.println(Str); 
    if (Str == "OK") { 
     // ack is OK, select the next position and continue 
     ServoPos = (ServoPos == FIRST_POS)?(SECOND_POS):(FIRST_POS); 
     NextState = STATE_MOVE_POS; 
    } 
    else { 
     // ack is KO, restart from first position 
     NextState = STATE_START; 
    } 
}