Arduino与Python串口通信获取浮点值绘图异常问题求助

核心故障原因 #

• Arduino侧单次仅读取1字节串口数据，无法完整接收Python发送的浮点数字符串，转换浮点值直接出错
• 两侧收发数据未添加明确的结束分隔符，导致Arduino无法判断单条数据结束位置、Python的readline接口无法拆分返回的单条数值，最终所有返回值拼接成一整段字符串
• Python侧初始化串口后延时调用错误，将time.sleep(1)写成了time.sleep = 1，未等待Arduino串口初始化完成就开始发数据
• Arduino返回数据未加换行符，Serial.print只会输出纯数值内容，多条返回会直接拼接

修改后的Arduino代码 #

String IncomingByte; //Serial Data
float x[] = {0,0,0};  
float y[] = {0,0,0};
float valor = 0.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600); 
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    // 读取直到换行符的完整字符串
    IncomingByte = Serial.readStringUntil('\n');
    valor = IncomingByte.toFloat();
    x[0] = valor;
    y[0] = 1.91122623*y[1] + -0.91500257*y[2] + 0.00094408*x[0] + 0.00188817*x[1] + 0.00094408*x[2];
    delay(10); //10ms
    
    for(int i = 1; i >= 0; i--){
      x[i+1] = x[i]; 
      y[i+1] = y[i];
    }
    // 输出带换行符，方便Python按行读取
    Serial.println(y[0]); 
  }
}

修改后的Python代码 #

#Librerias
import serial
import time
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

#Comunicación Serial
arduino = serial.Serial('COM3',9600,timeout = 2)
# 修正延时调用，等待Arduino重启完成
time.sleep(1)
t = 0 #Noisy Signal
d_señal = [] #For plots
d_filtro = []
while (t <= 1):
    señal = np.sin(2*np.pi*5*t) + 0.5*np.sin(2*np.pi*50*t)
    t=t+0.3
    d_señal.append(señal) 

for i in d_señal:
    # 发送数据添加换行符作为分隔
    arduino.write((str(i) + '\n').encode('utf-8'))
    salida = arduino.readline().decode('utf-8').strip()
    # 过滤空值后转浮点
    if salida:
        d_filtro.append(float(salida))
print(d_filtro)
arduino.close()

# 直接用拿到的浮点列表绘图即可
plt.plot(d_señal, label='原始信号')
plt.plot(d_filtro, label='滤波后信号')
plt.legend()
plt.show()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Carlos Garcia Pintos