micropython+ESP32+直来直往超声波模块

我会好好学习L

已于 2024-04-07 00:23:48 修改

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文章标签： python

于 2024-04-07 00:05:43 首次发布

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前言

本文主要提供基于Thonny编译器下的micropython+ESP32串口接收数据的类型转换，并提供一下直来直往超声波模块的代码，代码并不复杂，但是数据类型转换过程很折磨人，ESP32串口传输是bytes类型，经常需要转成str或者int，清明在实验室呆了一天，终于给整出来了，满心欢喜，想着总结分享一下，让初学者能够不被这种问题耽误时间。

一、数据传输类型为什么用bytes

首先来看看bytes是怎么存储数据的：bytes是以二进制形式来存储数据（如下图），"\x"符号可以视为“0x”(我个人是这么理解的)，也就是十六进制的开头。至于这些数据到底表示什么内容（字符串、数字、图片、音频等），就取决于解析这段bytes数据的方式了。打个比方；bytes类型就是书上的文字，用来记录计算机内存中的原始数据，解析这段文字具有不同的方式，也就类似于解析bytes数据了。

计算机传输数据时，是以字节为单位传输的，而bytes类型数据和一个字节数据等大，因此采用bytes类型不会造成空间浪费

b1 = b'\xe8\xaf\xad\xb2\x81\xe4\xba\x86'
b2 = b'\x00\x01\x02\x03'

二、bytes转为str、int类型

这里随意在浏览器一搜索，有很多

可以参考大佬方案，比较齐全：Python中int、str、bytes相互转化，还有2进制、16进制表示，你想要的都在这里了_python 'int' and 'bytes-优快云博客

这里简单整理我自己觉得很好用并且没有报错的：

1.bytes转str

比较好用的是：xxx.decode('utf-8')

此方法成功率高，在thonny中大多数情况下都能使用，将bytes转为str类型，个人理解：其中 decode()就是解码，传输数据时候需要编码encode()成bytes类型，传输完成后解析数据，就可以用decode()解码

#串口接收部分
if uart.any():
    text = uart.read(20)  #最多读取20个字符
    print("text--type")    
    print(type(text))    #打印输出的是bytes类型
    str_test=text.decode('utf-8')
    print(("str_test--type")   
    print(str_test)      #打印输出的是str类型

2.bytes转int

我试了试：比较喜欢用int.from_bytes()函数

需要注意：大佬的int.from_bytes(byte_val, byteorder='big', signed=False) 在thonny中报错，大概意思就是参数问题，直接使用int.from_bytes(byte_val, 'big')就够用了

bytes是要转换的十六进制；

byteorder：选'big'和'little'，以上例为例，其中big代表正常顺序，即f1ff。little反之，代表反序fff1；

signed：选True、Flase表示是否要区分二进制的正负数含义。即是否要对原二进制数进行原码反码补码操作。

可以参考：python之将byte转换为int类型函数 int.from_bytes 详解与原码反码补码的简单介绍-优快云博客

byte_val = b'\x00\x10'
  
int_val = int.from_bytes(byte_val, "little")
  
print(int_val)

#输出结果：4096

三、直来直往超声波

1.模块介绍：

我买的是某宝的大鱼电子的直来直往超声波模块，好处是模块自带了MCU，使用简单，发送接收模块上电就能使用

模块通信波特率：115200；发送频率：50Hz；工作电压：5V；测量距离单位：mm

需要注意的是：发送模块没有发送时，接收模块会默认收到 bytes_distance = b'\xa5\x00\xC8'，转换成十进制是6800

thonny下收到的bytes数据计算成十进制的方法：

int_distance = int.from_bytes(bytes_distance [1:3],'big') 这里在代码部分讲解

当接收超声波已经接收到发送超声波的数据后，接收超声波模块上的 LED 灯会快速闪烁，会通过串口以 50Hz 的频率发送出距离数据。我用的是定时器接收，定时器时间设置为20ms，正好和接收模块发送给ESP32的频率一样，数据传输不会产生错误，尽量接收频率大于发送频率（我用两块ESP32试了一下串口传输，接收端将接受的数据存入列表，如果接收频率低于发送频率，就容易导致数据上一次数据和下一次数据拼接到一起产生数据错乱）

每次收到一个数据帧，这个数据的格式为 A5 xx xx ，A5是帧头，是用来鉴别数据的

2.代码

现象：左右超声波接收，而后在终端打印距离

代码如下：

""" 成功了，很开心"""
import time
from machine import Pin, Timer
from machine import UART
from machine import PWM


distance_left = 0
distance_right = 0

# 定义 UART 控制对象
uart1 = UART(1, baudrate=115200, rx=22, tx=23)
uart2 = UART(2, baudrate=115200, rx=18, tx=19)

"""计算左右距离"""
def get_distance():
    global distance_right
    global distance_left
    if uart1.any():  #如果接收到就执行，未接受到就跳过
        buf1 = uart1.read(20)  #最多读取20个字符
        distance_left = int.from_bytes(buf1[1:3],"big")
                
    if uart2.any():
        buf2 = uart2.read(20)  #最多读取20个字符
        distance_right = int.from_bytes(buf2[1:3],"big")
    print("左超声波距离：{}   右超声波距离：{}".format(distance_left,distance_right))
    
    
# 定义定时器对象
timer = Timer(0)
def timer_irq(timer_obj):
    get_distance()
     
# 初始化定时器对象   周期20ms   超声波频率50Hz 20ms
timer.init(mode=Timer.PERIODIC, period=20, callback=timer_irq) 
    
led2 = PWM(Pin(2, Pin.OUT), freq=1000)    

#主循环随便放了个呼吸灯
while True:
    for i in range(0, 1024):
        led2.duty(i)
        time.sleep_ms(1)

关于bytes类型切片操作 bytes_distance [1:3]-->截取索引1-3（不包含3）

我犯的错是这样的：误认为每一个字符，都有一个索引

a = b'\xa5\x00\xC8'
print(a.split('\x'))

#输出结果：  b''
#没错，就是空字节

这个其实类似于列表，列表中不同数据是用逗号“，”分开的，而bytes中使用"\x"，也就是说，b'\xa5\x00\xC8'中，其实a5是一个整体，00是一个整体，c8是一个整体。可以复制以下代码验证一下，理解理解：

c=b'\xa5\x00\xC8'

print(c[1:3])  

str_buf1 = int.from_bytes(c[1:3],'big')
print(str_buf1)

输出：

b'\x00\xC8'  #c[1:3]

200          #str_buf1

总结

本人大二本科在读，电子信息小白，因此文章一些内容可能不严谨，或者有错误，欢迎大家评论区批评指正。

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