多次串行写入后 Arduino 串行超时答案

【问题标题】：Arduino serial timeouts after several serial writes多次串行写入后 Arduino 串行超时
【发布时间】：2013-12-03 19:57:02
【问题描述】：

当我使用我的自定义固件时，我注意到我的 DIY 无人机板有一个奇怪的行为。这是我在 Arduino 板上运行的固件中调用的示例函数：

void send_attitude(float roll, float pitch, float yaw) {
  hal.console->printf("{\"type\":\"sens_attitude\",\"roll\":%.4f,\"pitch\":%.4f,\"yaw\":%.4f}\n",
                      roll, pitch, yaw);
}

如您所见，代码只是在 setup (hal.uartA) 中设置的串行端口中写入一条消息。我每 0.5 秒调用一次这个函数：

 inline void medium_loop() {
  static int timer = 0;
  int time = hal.scheduler->millis() - timer;

  // send every 0.5 s
  if(time > 500) {  
    send_attitude(OUT_PIT, OUT_ROL, OUT_YAW);

    timer = hal.scheduler->millis();
  }
}

现在来说奇怪的事情。如果我使用串行监视器或使用另一个程序或脚本读取板，一切都很好。每隔 0.5 秒，相应的 LED 会闪烁并显示消息。但如果我不把它读出来，appr 之后。 10 秒 LED 持续亮起，无法再进行连接/通信。那我得把板子拔掉。反过来观察到相同的行为。如果我通过串行端口（在我的情况下为 USB）发送到我的电路板并且不刷新输入缓冲区，则 LED 会持续刷新并且我会超时。以下代码有效：

def send_data(line):
  # calc checksum
  chk = chksum(line)
  # concatenate msg and chksum
  output = "%s*%x\r\n" % (line, chk)
  try:
    bytes = ser.write(output)
  except serial.SerialTimeoutException as e:
    logging.error("Write timeout on serial port '{}': {}".format(com_port, e))
  # Flush input buffer, if there is still some unprocessed data left
  # Otherwise the APM 2.5 control boards stucks after some command
  ser.flush()       # Try to send old message
  ser.flushInput()  # Delete what is still inside the buffer

如果我注释掉这一行：

ser.flushInput()  # Delete what is still inside the buffer

我不使用更多设置然后这个。我迟早会（取决于消息间隔）超时。在我的情况下，我每 20 毫秒发送一个信号，导致约 10 秒后超时。还取决于消息的长度。较大的消息比较小的消息更快。

我的设置显示在下面的 sn-ps 中。客户端python代码：

com_port  = '/dev/ttyACM0'
baud_rate = '115200'
try:
  ser = serial.Serial(com_port, baud_rate, timeout=0.1, writeTimeout=0.1, rtscts=1)

如果这些超时发生，那么如果我将超时设置为 2 秒，我也会得到一个。就我而言，我需要非常低的延迟，如果我继续阅读和刷新，这确实是可能的。来自我的 Arduino 的固件代码：

void setup() {
  // Set baud rate when connected to RPi
  hal.uartA->begin(115200);
  hal.console->printf("Setup device ..\n");
  // Followed by motor, compass, barometer initialization

我的问题是：

我的电路板到底发生了什么？
如果我只在串行端口中写入而不读取或刷新缓冲区，为什么它不再反应？
这真的是与这种奇怪行为相关的缓冲区或驱动程序问题吗？这个问题是否与所有 Arduino 板有关，或者可能只是我从 DIY 无人机上的 APM 2.5？
最后但同样重要的是：我在库中没有找到针对此类问题的函数。有没有我不知道的？

完整源码为@google 代码：https://code.google.com/p/rpicopter/source/browse/

【问题讨论】：

你能粘贴你的串口参数deceleration(baud, parity, timeout....)吗？
我编辑了我的问题，以回答这个问题
你有什么板子？请尽量详细说明所有技术细节并提供组件链接。

标签： python c serial-port usb arduino

【解决方案1】：

您使用的是什么板，它有什么处理器？我的猜测是您的开发板是基于 ATmega32U4 或其他一些具有内置 USB 模块的微控制器。如果是这样，我之前看到过类似的行为，这就是我认为正在发生的事情：

您的微控制器上有一个缓冲区，用于保存发送到计算机的串行数据。计算机的 USB 串行驱动程序中有一个缓冲区，用于保存从芯片接收到的串行数据。由于您没有从 COM 端口读取字节，因此计算机上的缓冲区将被填满。一旦计算机上的缓冲区填满，它就会停止向微控制器请求数据。因此，微控制器上的缓冲区最终会被填满。

一旦微控制器的缓冲区已满，您希望 printf 命令的行为如何？为简单起见，您使用的 printf 可能设计为在阻塞循环中等待，直到缓冲区空间可用，然后发送下一个字符，直到消息完成。由于缓冲区空间永远不可用，您的程序会陷入无限循环。

更好的策略是在调用 printf 之前检查是否有足够的缓冲区空间可用。代码可能如下所示：

if(console_buffer_space() > 80)
{
    hal.console->printf(...);
}

我不知道在DIY无人机固件中是否可以实现，我不知道最大缓冲区空间是否真的可以达到80，所以你需要研究一下。

【讨论】：

我有 ATmega2560。我想你是对的。它与缓冲区相关，并且查看引导加载程序支持这个想法。也许可以为引导加载程序编写一个补丁，因为至少对我来说这种行为可能是危险的。如果 USB 电缆断开，则会导致崩溃。此外，我发现 Arduino SDK 中没有检查缓冲区的功能。

【解决方案2】：

我不明白：

ser.flush()       # Try to send old message
ser.flushInput()  # Delete what is still inside the buffer

假设您的设备已连接到 PC，python 代码正在编写(line, chk)：

ser.flush() - 你为什么要使用它？ ser.flushInput() - 将“删除”PC 上的串行输入缓冲区

【讨论】：

我认为使用 flush() 程序会等到所有内容都发送完毕，所以我认为使用它是个好主意。但在我的情况下，它没有任何效果，并且在没有flush（）的情况下一切正常。相反，如果我取消注释 ser.flushInput() 迟早会超时，但在 100% 的情况下。
当您说超时时，您的意思是SerialTimeoutException？如果是这样，那么flushInput() 与它无关。恕我直言，您的问题出在固件上。
我得到了这个异常。此外，即使我停止发送一段时间，直到使用此命令刷新缓冲区，板仍会继续接收数据。我想，数据的发送速度比板子可以处理的速度更快，并且一些缓冲区已填满，这会导致极度减速导致超时。但让我想知道的是，即使我只是在一段时间内使用 printf 从板上发送一些东西而不读取或只是将数据发送到板上，也会发生这种情况。
我将链接添加到我的谷歌代码项目中，其中包含我问题中的所有文件。
我最好的建议是尝试将问题分开。首先调试你的python代码，这是你可以通过PC TX-RX并看到你的脚本没问题的最简单的东西，然后用RS232Analyzer之类的终端尝试你的设备。

【解决方案3】：

看起来其他人也有同样的问题。感谢 Mod-Braniac 删除了我的最小示例。我敢打赌，这是 Arduino USB 控制器芯片或其上的固件的问题。

【讨论】：