如何将树莓派INA219采集Python代码移植到Arduino UNO运行

前置准备 #

• 打开Arduino IDE的库管理器，搜索安装Adafruit INA219库，安装时确认同步安装依赖的Adafruit BusIO、Adafruit Unified Sensor库即可。
• 确认硬件接线：Arduino UNO与INA219通过I2C连接，引脚对应关系如下：
  • INA219 VCC → Arduino 3.3V/5V（根据模块标称支持电压选择，绝大多数模块兼容5V输入）
  • INA219 GND → Arduino GND
  • INA219 SDA → Arduino A4
  • INA219 SCL → Arduino A5

说明：Arduino UNO无内置文件系统，默认通过串口输出标准CSV格式数据，连接电脑打开串口监视器即可获取数据，直接复制保存即为可用的CSV文件；若需要脱机存储，可外接SD卡模块扩展存储能力。

移植代码 #

代码逻辑完全对齐原树莓派Python版本：0.1Ω分流电阻配置、10Hz采样频率、采集字段完全一致（总线电压、总线电流、功率、分流电压、采样频率），上电自动输出CSV表头。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_INA219.h>

#define SHUNT_OHMS 0.1  // 与原Python代码分流电阻参数一致
Adafruit_INA219 ina219;

const unsigned long sampleInterval = 100; // 10Hz采样对应100ms间隔
unsigned long lastSampleTick = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) delay(10); // 等待USB串口连接就绪

  // 初始化INA219，接线错误时输出提示并停机
  if (!ina219.begin()) {
    Serial.println("INA219 init failed, check wiring");
    while (1) delay(1000);
  }
  // 配置32V/2A量程，与原Python库默认配置对齐
  ina219.setCalibration_32V_2A();

  // 输出CSV表头，字段与原Python代码完全一致
  Serial.println("Bus Voltage,Bus Current,Power,Shunt Voltage,Frequency");
}

void loop() {
  unsigned long currentTick = millis();
  if (currentTick - lastSampleTick >= sampleInterval) {
    lastSampleTick = currentTick;
    unsigned long computeStart = micros();

    // 读取传感器数据，单位与原Python库保持统一
    float busVoltage = ina219.getBusVoltage_V();       // 总线电压，单位V
    float shuntVoltage = ina219.getShuntVoltage_mV()/1000.0; // 分流电压，单位V
    float busCurrent = ina219.getCurrent_mA()/1000.0;  // 总线电流，单位A
    float power = ina219.getPower_mW()/1000.0;         // 功率，单位W

    unsigned long computeCost = micros() - computeStart;
    float sampleFreq = 1000000.0 / computeCost;

    // 按CSV格式输出单行数据
    Serial.print(busVoltage, 3);
    Serial.print(",");
    Serial.print(busCurrent, 3);
    Serial.print(",");
    Serial.print(power, 3);
    Serial.print(",");
    Serial.print(shuntVoltage, 6);
    Serial.print(",");
    Serial.println(sampleFreq, 2);
  }
}

使用方法 #

• 将上述代码粘贴到Arduino IDE，开发板选择Arduino UNO，选择设备对应的串口号后点击上传。
• 上传完成后打开串口监视器，波特率设置为115200，行结束符选择换行，即可看到持续输出的CSV格式数据。
• 需要保存数据时，全选串口输出的内容复制到新建文本文件，将文件后缀改为.csv即可，文件格式与原树莓派生成的CSV完全兼容，可直接用Excel、pandas等工具读取分析。

调参说明 #

• 若你的INA219模块实际量程不是32V/2A，可将代码中setCalibration_32V_2A()替换为库支持的其他量程配置：setCalibration_32V_1A（32V/1A）、setCalibration_16V_400mA（16V/400mA）。
• 若采样数值存在固定偏差，确认模块上的分流电阻实际阻值，修改代码开头SHUNT_OHMS的定义后重新校准即可。
• 若需要调整采样频率，修改sampleInterval的数值即可，单位为毫秒，例如设置为50即为20Hz采样。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ZSupreme