无法将两个字节从 pi 5 主设备发送到从设备 arduino mega（使用 smbus2 库）

标签：python arduino raspberry-pi i2c smbus

因此，我尝试使用 smbus2 库中的 write_byte 函数，并成功使用 Raspberry Pi 5 中的该函数来打开和关闭连接到 Arduino Mega 的 LED。

我的项目涉及 3 RPS平行轴机械手由 3 个步进器控制，我正在通过 Pi 5 使用计算机视觉进行数据采集，计算我希望每个机械手电机达到的必要速度、步数和加速度。对于当前的测试，我只为 3 个电机中的每一个发送一组步数、速度和加速度的样本值。由于步长/速度/加速度的值可能高于 255，我认为我需要向 Arduino 发送两个字节，而不是为通过 i2c 发送的每个值发送一个字节，并且必须使用 write_i2c_block_data function 由于我也无法真正使用串行监视器调试arduino代码，因为考虑到它通过USB电缆直接连接到Pi 5，所以我尝试在程序的不同部分打开LED，发现它没有进入“ receiveEvent ”函数如下面的代码所示。

这里可能有什么问题？我在 Pi 5 端没有收到任何错误，当我运行代码（这是 arduino 代码的初始化部分）时，电机会回家，但电机根本不会响应已发送的 i2c 数据而移动。发送给他们。

RPi 5 上的 Python 代码：

from smbus2 import SMBus
from time import sleep
import struct

addr = 0x8 # bus address
bus = SMBus(1) # indicates /dev/i2c-1

steps = [600, 600, 600]
speeds = [500, 500, 500]
accels = [200, 200, 200]
ByteSteps = [0,0,0]
ByteSpeeds = [0,0,0]
ByteAccels = [0,0,0]

for i in range(0,3):
    ByteSteps[i] = list(struct.pack('>h', steps[i]))
    ByteSpeeds[i] = list(struct.pack('>h', speeds[i]))
    ByteAccels[i] = list(struct.pack('>h', accels[i]))

while True:
    for i in range (0,3):
        bus.write_i2c_block_data(addr, 0, ByteSteps[i])
        sleep(0.001)
        bus.write_i2c_block_data(addr, 0, ByteSpeeds[i])
        sleep(0.001)
        bus.write_i2c_block_data(addr, 0, ByteAccels[i])
        sleep(0.001)
    sleep(2)

这是 Arduino 代码：

#include <Wire.h>
#include <AccelStepper.h>
#include <cvzone.h>

// Define motors config
const int MAX_STEPPERS = 3;
const int STEP_PINS[MAX_STEPPERS] = {3, 6, 9};   // Step pins for motors 1, 2, 3
const int DIR_PINS[MAX_STEPPERS] = {2, 5, 8};    // Direction pins for motors 1, 2, 3

// Create instances of AccelStepper for each motor
AccelStepper steppers[MAX_STEPPERS] = {
  AccelStepper(AccelStepper::DRIVER, STEP_PINS[0], DIR_PINS[0]),
  AccelStepper(AccelStepper::DRIVER, STEP_PINS[1], DIR_PINS[1]),
  AccelStepper(AccelStepper::DRIVER, STEP_PINS[2], DIR_PINS[2])
};

// Array to store received parameters for each motor
volatile long receivedSteps[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // Initialize with 0 steps
volatile long receivedSpeed[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // Initialize with 0 speed
volatile long receivedAcceleration[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // Initialize with 0 acceleration

// Variables for managing serial input and commands
volatile bool runAllowed = false;

// The received integer
volatile int receivedValue = 0;

const int ledPin = 13; 

void setup() {
  // Initialize I2C communication as slave
  Wire.begin(0x8); // Address of the Arduino

  // Setup pin 13 as output and turn LED off at the beginning
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);

  // Set maximum speed and acceleration for each stepper motor
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
    steppers[i].setMaxSpeed(100000); // Speed = Steps / second
    steppers[i].setAcceleration(800); // Acceleration = Steps /(second)^2
    steppers[i].disableOutputs(); // Disable outputs initially
    steppers[i].setCurrentPosition(0); // Reset current position to 0
  }
  home();
  // Register function to run when data is received
  Wire.onReceive(receiveEvent);
}

void loop() {
  if (runAllowed) {
    runMotors();
  }
  delay(100);
}

// Function to parse integer from I2C data
int parse_Integer() {
  if (Wire.available() >= 2) { // We expect 2 bytes for the integer
    byte byte1 = Wire.read();
    byte byte2 = Wire.read();
    
    // Combine the two bytes to form the integer
    receivedValue = (byte1 << 8) | byte2;
    return receivedValue;
  }
  return 0;
}

// Function to run when data is received
void receiveEvent(int howMany) {
  digitalWrite(ledPin, '1');
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
      receivedSteps[i] = parse_Integer();
      receivedSpeed[i] = parse_Integer();
      receivedAcceleration[i] = parse_Integer();
  }
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
    steppers[i].setAcceleration(receivedAcceleration[i]);
    steppers[i].setMaxSpeed(receivedSpeed[i]);
    steppers[i].move(receivedSteps[i]);
  }
  runAllowed = true;
}

void home() {
  runAllowed = true;
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
    receivedSteps[i] = 200;
    receivedSpeed[i] = 800;
    receivedAcceleration[i] = 100;
  }
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
    steppers[i].setAcceleration(receivedAcceleration[i]);
    steppers[i].setMaxSpeed(receivedSpeed[i]);
    steppers[i].move(-1 * receivedSteps[i]);
  }
  runMotors();
  for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
    steppers[i].setCurrentPosition(0);
  }
  runAllowed = false;
}

void runMotors() {
  if (runAllowed) {
    while (steppers[0].currentPosition() != -1*receivedSteps[0] && steppers[1].currentPosition() != -1*receivedSteps[1] && steppers[2].currentPosition() != -1*receivedSteps[2]) {
      for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
        steppers[i].enableOutputs(); // Enable outputs for all motors
        steppers[i].run(); // Step each motor
      }
      // if (Serial.available() > 0) return;
    }
    runAllowed = false;
  }
  if (!runAllowed) {
    for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
      steppers[i].disableOutputs(); // Disable outputs for all motors
    }
  }
}

我看到了你代码中的几个问题，这些问题可能会导致 Arduino 没有进入 receiveEvent 函数的问题，因此你的电机没有按照预期移动。让我们分解一下：

Python 端（Raspberry Pi）

重复的寄存器地址： 你正在使用 bus.write_i2c_block_data(addr, 0, data) 将数据发送到 Arduino。第二个参数 0 代表 Arduino 上的 I2C 寄存器地址。你正在为步长、速度和加速度使用相同的地址 ( 0 )，这会导致数据被覆盖。你应该为每个参数使用唯一的寄存器地址（例如，步长为 0，速度为 1，加速度为 2）。
不必要的数据转换： struct.pack(">h", value) 方法返回一个字节数组，但你又使用 list(...) 将其转换为列表。 write_i2c_block_data 函数可以直接使用字节数组，因此这种转换是不必要的。

这是更正后的 Python 代码：

from smbus2 import SMBus
from time import sleep
import struct

addr = 0x8 # bus address
bus = SMBus(1) # indicates /dev/i2c-1

steps = [600, 600, 600]
speeds = [500, 500, 500]
accels = [200, 200, 200]

while True:
    for i in range(3):
        bus.write_i2c_block_data(addr, 0, struct.pack(">h", steps[i]))
        sleep(0.001)
        bus.write_i2c_block_data(addr, 1, struct.pack(">h", speeds[i]))
        sleep(0.001)
        bus.write_i2c_block_data(addr, 2, struct.pack(">h", accels[i]))
        sleep(0.001)
    sleep(2)

Arduino 端

数据接收逻辑： 你的 receiveEvent 函数假设它将在每次调用时接收到所有三个电机的数据。但是，Python 代码一次只为一个电机发送数据。这会导致数据解释不正确。你应该修改 receiveEvent 函数来处理每个接收到的数据块，并跟踪已经接收到哪些数据。
parse_Integer 函数： 你正在 parse_Integer 函数中读取两个字节，这很好，但你并没有跟踪已经读取了多少个字节或为哪个电机读取了数据。

以下是更新后的 Arduino 代码，它解决了这些问题：

#include <Wire.h>
#include <AccelStepper.h>
#include <cvzone.h>

// ... (电机配置与之前相同) ...

// 用于存储每个电机接收到的参数的数组
volatile long receivedSteps[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // 初始化为 0 步
volatile long receivedSpeed[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // 初始化为 0 速度
volatile long receivedAcceleration[MAX_STEPPERS] = {1, 0, 0}; // 初始化为 0 加速度

// 用于跟踪接收到的数据的变量
volatile byte currentMotorIndex = 0;
volatile byte dataReceivedCount = 0;

// ... (其他变量与之前相同) ...

void setup() {
  // ... (初始化与之前相同) ...
  // 注册当接收到数据时要运行的函数
  Wire.onReceive(receiveEvent);
}

void loop() {
  // ... (与之前相同) ...
}

// 当接收到数据时要运行的函数
void receiveEvent(int howMany) {
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // 打开 LED 以指示数据接收

  while (Wire.available()) {
    byte receivedByte = Wire.read();

    if (dataReceivedCount == 0) {
      // 接收到的第一个字节 - 电机索引
      currentMotorIndex = receivedByte;
      dataReceivedCount++;
    } else if (dataReceivedCount == 1) {
      // 接收到的第二个字节 - 数据高字节
      receivedSteps[currentMotorIndex] = receivedByte << 8;
      dataReceivedCount++;
    } else if (dataReceivedCount == 2) {
      // 接收到的第三个字节 - 数据低字节
      receivedSteps[currentMotorIndex] |= receivedByte;
      dataReceivedCount = 0; // 重置计数以接收下一个数据

      // 检查是否收到了所有电机的数据
      if (currentMotorIndex == MAX_STEPPERS - 1) {
        // 处理接收到的数据并运行电机
        for (int i = 0; i < MAX_STEPPERS; i++) {
          steppers[i].setAcceleration(receivedAcceleration[i]);
          steppers[i].setMaxSpeed(receivedSpeed[i]);
          steppers[i].move(receivedSteps[i]);
        }
        runAllowed = true;
      }
    }
  }
}

// ... (其他函数与之前相同) ...

在这个更新后的代码中， receiveEvent 函数现在跟踪接收到的数据量以及它属于哪个电机。一旦收到了所有三个电机的数据，它就会更新电机参数并启用电机运行。

通过这些更改，你的 Python 代码和 Arduino 代码应该能够正确地通信并控制步进电机。

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无法将两个字节从 pi 5 主设备发送到从设备 arduino mega（使用 smbus2 库）

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