如何用Python实现树莓派3通过I2C向STM32F205发送浮点数据

1. 依赖安装 #

先安装树莓派I2C操作的Python库：

sudo apt-get install python3-smbus2

2. Python发送代码 #

模拟原Arduino的浮点数据字节化逻辑（默认小端字节序，与Arduino/STM32的浮点存储格式一致）：

from smbus2 import SMBus
import struct

# 配置参数
I2C_BUS = 1  # 树莓派3默认I2C总线（SDA=GPIO2, SCL=GPIO3）
SLAVE_ADDR = 0x08  # STM32从设备地址，需与原Arduino代码一致

# 待发送的测量数据
meas_data = {
    "id": 1,
    "voltage": 220.5,
    "current": 1.23,
    "voltage_phase": 30.0,
    "current_phase": -15.5,
    "frequency": 50.0
}

def float_to_le_bytes(f):
    # 将float转为4字节小端字节数组
    return struct.pack('<f', f)

def uint16_to_le_bytes(i):
    # 将16位ID转为2字节小端字节数组（若原Arduino用32位ID则改用'<I'）
    return struct.pack('<H', i)

# 打包并发送数据
with SMBus(I2C_BUS) as bus:
    send_buf = bytearray()
    send_buf.extend(uint16_to_le_bytes(meas_data["id"]))
    send_buf.extend(float_to_le_bytes(meas_data["voltage"]))
    send_buf.extend(float_to_le_bytes(meas_data["current"]))
    send_buf.extend(float_to_le_bytes(meas_data["voltage_phase"]))
    send_buf.extend(float_to_le_bytes(meas_data["current_phase"]))
    send_buf.extend(float_to_le_bytes(meas_data["frequency"]))
    
    # 发送数据（0x00为起始寄存器地址，若原Arduino有指定则替换）
    bus.write_i2c_block_data(SLAVE_ADDR, 0x00, send_buf)

1. 定义接收缓冲区与数据结构 #

#include <string.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"

// 接收缓冲区：ID(2字节) + 5个float(各4字节)，总长度22字节
uint8_t i2c_rx_buf[2 + 4*5] = {0};
uint8_t rx_idx = 0;

// 存储解析后的数据结构
typedef struct {
    uint16_t id;
    float voltage;
    float current;
    float voltage_phase;
    float current_phase;
    float frequency;
} MeasData;

MeasData received_data;

2. I2C中断回调接收字节 #

在I2C从设备中断回调中填充缓冲区：

void HAL_I2C_SlaveRxCpltCallback(I2C_HandleTypeDef *hi2c)
{
    if(hi2c->Instance == I2C1)
    {
        // 读取DR寄存器值存入缓冲区
        i2c_rx_buf[rx_idx++] = hi2c->Instance->DR;
        
        // 继续接收下一字节，直到缓冲区填满
        if(rx_idx < sizeof(i2c_rx_buf))
        {
            HAL_I2C_Slave_Receive_IT(hi2c, &i2c_rx_buf[rx_idx], 1);
        }
        else
        {
            // 解析数据
            parse_i2c_data();
            rx_idx = 0; // 重置索引准备下次接收
        }
    }
}

3. 字节数组转浮点型 #

利用memcpy直接将字节块转换为float（小端字节序与发送端一致）：

void parse_i2c_data(void)
{
    // 转换ID（小端字节序）
    received_data.id = (uint16_t)(i2c_rx_buf[1] << 8) | i2c_rx_buf[0];
    
    // 转换各浮点变量
    memcpy(&received_data.voltage, &i2c_rx_buf[2], sizeof(float));
    memcpy(&received_data.current, &i2c_rx_buf[6], sizeof(float));
    memcpy(&received_data.voltage_phase, &i2c_rx_buf[10], sizeof(float));
    memcpy(&received_data.current_phase, &i2c_rx_buf[14], sizeof(float));
    memcpy(&received_data.frequency, &i2c_rx_buf[18], sizeof(float));
}

关键注意事项 #

• 确保树莓派与STM32的字节序一致（示例用小端，与Arduino默认逻辑匹配），若原Arduino用大端，需将Python的struct.pack格式改为'>f'，STM32转换时也需调整字节顺序。
• 树莓派需先通过raspi-config启用I2C功能。
• STM32的I2C从设备地址必须与树莓派代码中的SLAVE_ADDR完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Marius Gerhard