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使用機器:Arduio Uno

以下のようなコードでArduino⇔PC間をUSBで接続して通信しています.
PCから文字列"123"をバイトに変換し,Arduinoに送信.Arduinoはデータをそのまま返信し,PC側で受信,という流れです.
Arduino側:

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  if(Serial.available() > 0){
  byte data = Serial.read();
  Serial.write(data);
  }
}

Python(PC)側:

import serial, time


print("Open Port")
ser = serial.Serial()
ser.port = "COM3"     #デバイスマネージャでArduinoのポート確認
ser.baudrate = 115200 #Arduinoと合わせる
ser.setDTR(False)     #DTRを常にLOWにしReset阻止
ser.open()            #COMポートを開く

# 送信
sendStr = "123"
sendData = sendStr.encode()
ser.write(sendData)

# 受信
while True:
    str = ser.read()
    print(str)
    int_data = int.from_bytes(str, 'big')
    print(int_data)


ser.close()           #COMポートを閉じる

このとき,ボーレート(bps)を9600や14400,57600としたときは,正常にb'1',b'2',b'3'と受信できるのですが,ボーレートを300や19200,115200とすると先頭にb'\xff'やb'x0c'といったデータが混入します.
なぜでしょうか?

以下,各ボーレートでの実行結果です.

300    : b'\x0c' b'\x8c' b'1' b'2' b'3'
1200,2400,4800,9600,14400 : 正常受信
19200  : b'\xff' b'1' b'2' b'3'
28800  : b'\xff' b'1' b'2' b'3'
38400  : b'\xfe' b'1' b'2' b'3'
57600  : 正常受信
115200 : b'xf0' b'xf0' b'1' b'2' b'3'

1 件の回答 1

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提示コードだと典型的「無手順通信」です。つまり電文がどこから始まってどこから終わるのか受け取る側 = Arduino にとって不明です。そのためたまたま電文の途中から受け取る可能性があって、そうすると化けて見えます。ボーレートによって化けたり化けなかったりはたまたまですね(もっと詳しい「化け原理」の解説が必要ですか?)

なので手順(開始+終了の約束)を決めてください。これをプロトコルと言います。

  • STX + 本文 + ETX でもいいし
  • 本文 + 改行 でもいいし
  • 本文 + 無信号時間 でもいいし
  • あなた独自の手順でもよいです(開始終了が確実にわかればヨシ)

最初のやつなら受け取る側は

  • 受信データが STX 以外の値なら全部無視する
  • STX が来たら ETX までを受け取る (送る側がバグっている可能性を鑑みて、バッファオーバーフローにならないよう注意)
  • ETX が来たら初期状態に戻る

最初の1回は捨てられちゃいますがしかたないです。

送受信データの妥当性を保証するために「チェックサム」とか「 CRC 」とかでチェックコードを付けるともっと良いですね。

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