python与串口通信

激光雷达通信协议解析

• 串口基本属性：

  波特率：230400
  数据：8位数据，一位停止位，无校验位

• 数据协议解析

1. 单数据包结构及字节偏移：
   
   
   数据包如图所示，数据为小段存储。

2. 距离信息解析

• 每包数据的第8到55个字节是雷达测得的距离信息，每三个字节为一组，表示一个采样点的距离（第三个字节为强度信息，计算距离时不用）。
  距离信息的MSB的高两位为数据有效标志位，01为有效，10无效，可用以下方式判断：

  if SLx.MSB & 0xC0 == 64:#采样点有效

• 距离的计算：

  SLx.Distance = ((SLx.MSB & 0x3F) << 8) | SLx.LSB 

3. 角度信息解析

• 每包数据的第6、7字节为起始角信息，第56/57字节为终止角信息。
• 起始角和终止角的计算：

  firstangle = ((cache[5] << 8 | cache[4])-0xA000)/64 
  lastangle = ((cache[55] << 8 | cache[54])-0xA000)/64

• 假设激光雷达的角速度是不变的，那么就可以得到16个采样点每个点的角度信息：

        if firstangle<lastangle:
            delta_angle=lastangle-firstangle
        else:
            delta_angle=360+lastangle-firstangle
        while j<16:
            self.A.append(firstangle+j*delta_angle/15)
            j+=1

  python与激光雷达串口通信

• 设置串口波特率，调用串口函数进行初始化。

    from machine import Pin, UART
    def __init__(self,baudRate=115200,handler=None):
        self.port=UART(1, baudrate=baudRate, tx=17, rx=16)

• 使用UART.read(1)函数从串口读取1字节数据，此时需注意判断所读取的数据是否为 空。

  def Read(self,length=1024,strict=True):#数据读取，长度为length
    cache=[]
    if not strict:
      while self.port.any() and len(cache)<length:#缓存区数据和cache数据长度小于len
        cache.append(ord(self.port.read(1)))
    else:
      while len(cache)<length:
        tmp=self.port.read(1)
        if tmp!=None: 
          cache.append(ord(tmp))
    return cache

• 从串口 逐个 读取1字节数据，来判断数据包头的位置(包头为0xaa55，小端存储)，以便后续的信息提取。

    while(count<num):
            if(data_1[0]==0x55):
                data_2=self.usart.Read(1)
                if(data_2[0]==0xaa):
                    self.ori_data_get()
                    count+=1
                else:
                    data_1=data_2
            else:
                data_1=self.usart.Read(1)

• 得到包头后，再读取一包数据的剩余的58个数据，并进行极坐标的计算。
  注意用 if cache[7+3*i]&0xc0==64: 来判断该采样点的数据是否有效。如全部有效将会得到16个距离信息和16个角度信息。

    def ori_data_get(self):
        length=58
        cache=[]
        while len(cache)<length:
            tmp=self.usart.Read(1)
            cache.append(tmp[0])
        self.pole_data_cal(cache)#获取剩余的58个数据
    def pole_data_cal(self,cache):
        i=0
        firstangle = ((cache[5] << 8 | cache[4])-0xA000)/64 
        lastangle = ((cache[55] << 8 | cache[54])-0xA000)/64
        if firstangle<lastangle:
            delta_angle=lastangle-firstangle
        else:
            delta_angle=360+lastangle-firstangle#计算角度差
        while i<16:
            if cache[7+3*i]&0xc0==64:#判断该采样点的数据是否有效
                dis=((cache[7+i*3]&0x3f)<<8)|cache[6+i*3]#计算有效点的距离
                self.D.append(dis)
                self.A.append(firstangle+i*delta_angle/15)
            i+=1

• 将获得的极坐标数据转化为平面直角坐标数据。 注意角度和弧度的转换

    x=distance_num[i]*cos(angle_num[i]*3.1415926/180)
    y=distance_num[i]*sin(angle_num[i]*3.1415926/180)

  雷达的显示

• st7753s屏幕的坐标范围为 128×160，为了将雷达数据显示在屏幕上且以屏中心为原点，进行如下线性变换。

  x_new=int(round(xy1[0]/15))+64
  y_new=int(round(xy1[1]/15))+80

• 雷达每次数据采集转过的角度约为 10° ，为了采集一周的数据，可将雷达采集次数设置为 36 ，即每采集36次清除屏幕数据一次。由于雷达会有无效数据点的存在，我们可以将采集次数设置为 72 以保证数据的完整性。
• 完整的.py代码如下：

    def show_radar(self):#在屏幕上显示雷达数据
        while True:
            self.lcd.clear()#清屏
            for i in range(72):
                xy=self.radar.xandy_data()#获取雷达数据
                #self.lcd.clear()
                for i in range(len(xy)):
                    xy1=xy[i]
                    x_new=int(round(xy1[0]/15))+64
                    y_new=int(round(xy1[1]/15))+80#将雷达数据线性变换到屏幕上的点
                    self.lcd.pixel(x_new,y_new,1)
                    self.lcd.show()#显示