为何非9600波特率会导致Python与Elegoo Uno串口通信数据损坏？

我正在开发一个将WS2811可寻址灯带与Spotify同步的个人项目，无需实时音频分析。Python程序读取JSON文件，根据歌曲播放进度确定哪些LED应切换为指定颜色。

JSON格式说明 #

{ "0": [[0,4,0,0,255], [5,6,255,0,0]], "1832": [[0,0,255,0,0]]}
键代表歌曲播放的毫秒时间戳。每个数组中前两个值为LED索引范围，后三个为RGB值。例如"0":[[0,4,0,0,255], [5,6,255,0,0]]表示：在0毫秒时，将LED 0至4设为蓝色，LED 5至6设为红色。

当前项目状态 #

• 目前索引范围逻辑尚未完成，前两个值始终相等（即每个5字节数组仅控制单个LED）
• 即使仅处理10个LED，已出现明显延迟，后续扩展到300+LED时性能会极差

Python代码 #

for timestamp in led_data.keys():
    if last_sent_timestamp < timestamp <= elapsed_time:
        message = bytearray([])
        for values in led_data[timestamp]:
            message.append(254)  # Start byte
            led_index_1, led_index_2, r, g, b = values
            message.extend([led_index_1, led_index_2, r, g, b])
            message.append(253)  # End byte
        ser.write(message)
        ser.flush()
        last_sent_timestamp = timestamp

Arduino代码 #

#include <FastLED.h>
#define NUM_LEDS 60
#define DATA_PIN 6
#define START_BYTE 254
#define END_BYTE 253

CRGB leds[NUM_LEDS];

void setup() {
    FastLED.addLeds<WS2811, DATA_PIN, BRG>(leds, NUM_LEDS);
    FastLED.clear();
    FastLED.show();
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    static byte buffer[7];  // Buffer to hold the incoming packet
    static int index = 0;

    while (Serial.available() >= 7) {
        byte incomingByte = Serial.read();

        if (incomingByte == START_BYTE) {
            index = 0;  // Reset buffer index
        }

        buffer[index++] = incomingByte;

        if (index == 7 && buffer[6] == END_BYTE) {
            // Complete packet received
            int ledIndex1 = buffer[1];
            int ledIndex2 = buffer[2]; // Useless for now
            int r = buffer[3];
            int g = buffer[4];
            int b = buffer[5];

            if (ledIndex1 < NUM_LEDS) {
                leds[ledIndex1] = CRGB(r, g, b); // Changing a single LED rather than a range for now
            }
            index = 0;  // Reset buffer for the next packet
        }
    }
    FastLED.show();
    delay(1);
}

波特率相关问题 #

• 使用9600波特率时无数据损坏，但发送大量数据或连续时间戳时延迟过高
• 切换至57600、115200等波特率后，出现严重数据损坏：LED常显示错误颜色（但索引无误）
• 已完成的排查操作：
  • Python端设置ser = serial.Serial('COM9', 115200)
  • Arduino端设置Serial.begin(115200)
  • 设备管理器修改对应端口波特率
  • 更换USB线缆和电脑，问题依旧

请问我哪里操作有误？

TLDR：ser.write导致程序延迟过高，但提高波特率会引发数据损坏。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Edouard Marsolais