在Arduino项目中，经常需要使用串口进行设备间的通信，例如Raspberry Pi与ESP8266之间的通信。然而，有时会遇到串口通信速度慢的问题，导致数据传输延迟。本文将针对这种问题进行分析，并提供解决方案。
问题分析
在提供的代码中，Raspberry Pi通过串口向ESP8266发送PWM频率值，ESP8266接收后用于控制步进电机。问题表现为：
- 发送新值后，频率变化延迟约1秒。
- 发送过大的数值时，接收到的数值不正确。
问题主要集中在ESP8266端的Serial.parseInt()函数的使用上。Serial.parseInt()函数会等待非数字字符作为分隔符或超时。默认情况下，超时时间较长（约1秒），导致通信延迟。此外，在发送大数据时，可能存在数据类型溢出或转换错误，导致接收到的数值不正确。
解决方案
针对上述问题，可以采取以下两种解决方案：
1. 缩短超时时间
可以使用Serial.setTimeout()函数缩短Serial.parseInt()的超时时间。这样，即使没有接收到非数字字符，Serial.parseInt()也会在指定的时间后返回。
void setup() {
Serial.begin(500000);
Serial.setTimeout(50); // 设置超时时间为50毫秒
}注意事项：
- 超时时间应根据实际情况进行调整，过短的超时时间可能导致数据接收不完整。
- 该方法仅适用于能够容忍一定数据丢失的情况。
2. 添加非数字分隔符
在发送的数值后添加一个非数字字符作为分隔符，例如换行符\n或空格。这样，Serial.parseInt()在接收到分隔符后会立即返回，无需等待超时。
Raspberry Pi端代码修改：
import serial
import time
SerialPort = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 500000, timeout=1)
cmd = 5000
cmd = str(cmd) + "\n" # 添加换行符
cmd = cmd.encode()
SerialPort.write(cmd)
time.sleep(0.01)
DataReceived = SerialPort.readline().decode().strip()
print(DataReceived)ESP8266端代码修改：
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
receivedRawValue = Serial.parseInt(); // Lese die empfangene Zahl
if (Serial.peek() == '\n') { // 检查是否接收到换行符
Serial.read(); // 丢弃换行符
}
analogWriteFreq(receivedRawValue);
Serial.println(receivedRawValue);
}
}注意事项：
- 在ESP8266端，需要使用Serial.peek()函数检查是否接收到分隔符，并使用Serial.read()函数丢弃分隔符，避免影响后续的数据接收。
- 分隔符的选择应避免与数值本身冲突。
大数据传输问题
如果发送的数值过大，导致接收到的数值不正确，需要检查数据类型和转换过程。
- 数据类型溢出： Serial.parseInt()函数返回的是int类型，如果发送的数值超过int类型的范围，会导致溢出。可以考虑使用long或long long类型。
- 数值转换错误： 检查Raspberry Pi端将数值转换为字符串的过程，以及ESP8266端将字符串转换为数值的过程，确保转换正确。
建议：
- 在Raspberry Pi端，使用str()函数将数值转换为字符串。
- 在ESP8266端，使用Serial.parseInt()函数将字符串转换为long类型。
总结
本文针对Arduino与Raspberry Pi CM4之间串口通信速度慢的问题，提供了两种解决方案：缩短超时时间和添加非数字分隔符。通过选择合适的方案，可以有效提高串口通信效率。此外，在传输大数据时，需要注意数据类型和转换过程，避免出现数值错误。通过以上方法，可以解决大部分串口通信速度慢的问题，提高Arduino项目的性能。
