Unity→Arduinoの通信に関して文字列の出力

Question

前提・実現したいこと

Unityで3Dオブジェクトを操作してy軸周りの回転量（横回転）を読み取り、動いた角度（現在は最終的な角度の値）をArduinoに送信してArduinoで制御するモータを回転させる、という動作を実現したいです。
UnityとArduinoの通信は現在シリアル通信で行っています。

Arduinoのシリアルモニタに直接整数値を入力するとその数値分回転することは確認しています。
この数値入力はString型で行っているため、Unityから角度を出力するときにもfloat→int→stringへと型の変換を行っています。

発生している問題・エラーメッセージ

キューブオブジェクトの回転量はDebug.Logで取得でき、この値をString型に変換することはできています。
しかし、このString型に変換した文字列を出力できていないのかArduino側が受け取れていないのかモータが回転していない現状です。
Unity側のUpdate関数でこの処理していることが原因なのかArduinoでの制御をString型で行っていることが原因なのかもわかっていない状況です。

該当のソースコード

Manager.cs(Unityのscript)
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Manager : MonoBehaviour
{
    private SerialPortWrapper _serialPort;
    private string a,z;
    private float b;
    private int c;

    void Awake()
    {
        _serialPort = new SerialPortWrapper("COM4", 9600);
    }

    cubescript script;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        script = GameObject.Find("Cube").GetComponent<cubescript>();
        //CubeScriptの変数にアクセスする
        Debug.Log(script.sample_text);
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        //CubeScriptのメソッドにアクセスする
        script.Move();
        Debug.Log(transform.rotation);
        //Debug.Log(100 * transform.rotation.y);
        b = 100 * transform.rotation.y;
        //Debug.Log(b);
        c = (int)b;
        Debug.Log(c);

        z = b.ToString("000"); //bをstring型に変換する
        Debug.Log("z=" + z);
        _serialPort.Write(z);

    }
}

Arduinoのコード
int PUL=13; //Pin para la señal de pulso
int DIR=12; //define Direction pin
int EN=11; //define Enable Pin
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode (PUL, OUTPUT);
  pinMode (DIR, OUTPUT);
  pinMode (EN, OUTPUT);
  digitalWrite(EN,HIGH);

}

int i;
double angle = i * 0.225;    //現在角度
String input;
int val = 0;

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  if (Serial.available() > 0) { // シリアル通信でデータが送られてくるまで待つ。
      String line;    // 受信文字列
      int line_len;   // 受信文字列の長さ
      int led_duty;  // LEDのPWM制御のデューティ比
      line = Serial.readStringUntil('\n');
      line_len = line.length();
      if ((line_len >= 1) && (line_len <= 3)) {
        val = line.toInt();
        //Serial.print("LED Duty: ");
    }
    
      //input = Serial.read();
      Serial.println(val);    //角度表示
      //val = input.toInt();
      if(val >= 0) {
        digitalWrite(DIR,LOW);    //回転方向決定
      }else{
        digitalWrite(DIR,HIGH);    //回転方向決定
        val = val * -1;
      }
      
      for (int i=0; i<int(val/0.225); i++)    
        {
         digitalWrite(PUL,HIGH);    //パルス送信on
         delayMicroseconds(400);    //0.4秒待機
         digitalWrite(PUL,LOW);    //パルス送信off
         delayMicroseconds(400);    //0.4秒待機
         double angle = i * 0.225;
         Serial.print("angle:");
         Serial.println(angle);
        }
  }else {
    digitalWrite(PUL,LOW);
   }
}

試したこと

Update関数で出力の値が更新されるペースとArduinoの処理速度が合っていないかと思い、if文で特定の角度になったときにその値を出力するというプログラムを入れてみましたがうまくいきませんでした。
また、String型以外で出力しようとも思いましたがそうした場合String型に変換するようUnityでエラーが出ました。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

UnityのバージョンはUnity2019.4.15f.1、Arduino UnoはArduinoIDEで制御しています。

Comments

[thkana]

書いてないので確認ですが、

ArduinoはUNOですか? (ArduinoにはUNO以外にも品種がありますし、ArduinoでなくてもArduino IDEで開発できるものをArduinoと呼んでしまうこともままあるので)

UNOであれば、シリアル受信時にLEDが点滅するかと思いますが、それは確認していますか?

[Antlia]

thkana様 ありがとうございます
使用しているのはArduino Uno です。
シリアルの受信時のLEDについてですが、確認したところArduino単体で動かしたときはシリアルモニタ入力時にRXが点灯し、その後動作終了までTXのみが点灯しています。
Unityでの動作時はRTとTXが常時点灯しモータが動いていない状況です。

[thkana]

話が逸れます。

> RTとTXが常時点灯
unityはあまりいじっていないもので知らないのですが、update()の呼び出し頻度はどのくらいなのですか? 例えば60回/秒とか呼ばれているとすると、その度に回転の指令が出て、受けたArduino側は回転を1/60秒以内に完了しないと指令がシリアルの受信バッファにどんどん溜まっていってバッファが溢れて破綻するでしょう(動かない、ということとは直結しませんが)。モーターの動作完了をArduino側から通知して、それから次の指令を送信するハンドシェイクのようなことを実装する必要がありませんか?

[thkana]

また、9600bpsではシリアルの一文字送信に約1msかかります。送信もバッファリングはされていますが(標準で64バイト)、送信時間より短い周期でデータを送り込めば、送信バッファが埋まってしまい、送信によってバッファが空いてすべてのデータがバッファに収まるまで送信関数からの戻りが待たされます。この影響は設計に織り込まれていますか?

[Antlia]

updateの呼び出しに関してですがデフォルトの60/秒 のままです。
＞例えば60回/秒とか呼ばれているとすると、その度に回転の指令が出て、受けたArduino側は回転を1/60秒以内に完了しないと指令がシリアルの受信バッファにどんどん溜まっていってバッファが溢れて破綻するでしょう(動かない、ということとは直結しませんが)。モーターの動作完了をArduino側から通知して、それから次の指令を送信するハンドシェイクのようなことを実装する必要がありませんか?
まさにこの通りだと思います。

＞9600bpsではシリアルの一文字送信に約1msかかります。送信もバッファリングはされていますが(標準で64バイト)、送信時間より短い周期でデータを送り込めば、送信バッファが埋まってしまい、送信によってバッファが空いてすべてのデータがバッファに収まるまで送信関数からの戻りが待たされます。この影響は設計に織り込まれていますか?
この件についても設計に織り込んでいませんでした。

[thkana]

そう思うならそうしてみてください。

[Antlia]

だいぶ時間がかかってしまい申し訳ありません。
上記のアドバイスを元にUnityからの指令を60回/秒から特定の動作ごとに一回という風に変えて動かしてみたところ、モータが回転するようになりました。
thkana様の意見をベストアンサーにしたいのですが回答のほうに記入していただけないでしょうか？

[thkana]

書き起こすのも面倒なので、やったことを回答として具体的に書いて自己解決にしといてください。

Answer 1

UnityのUpdate関数で60回/秒で指令値を送っていたため脱調が起こっていたと推測しました。
この指令を連続的なものではなくつかんだオブジェクトを離したときに一度送るというように設定しなおすとモータが動くようになりました。
まだまだ改善は必要ですが一応動くようになったので自己解決とします。
thkanaさん、ありがとうございました。

Answer 2

まずはArduino側でどういう文字列が受信されているかを確認してはどうでしょう。
別のシリアルに出力してモニタするとかしてみては

Comments

[Antlia]

回答ありがとうございます。
私もその方法を考えていましたがUnityとシリアルモニタは同時に使えないという別問題が生じて対処できずに困っている次第です。

[y_waiwai]

べつのPCをもってきては。

また、シリアルモニタは同時にいくつも開けますよ

[thkana]

横から口出し。

> シリアルモニタは同時にいくつも開けますよ
う～ん、なにか手順があるのかなぁ? うちじゃ「シリアルモニタ」は一つしか開けませんが。やり方があるなら教えて下さい。他の端末プログラムを使えば別にシリアルモニタにこだわりはないけれど、書き込み時に自動でCOMポートを解放してくれることだけは便利だから。

[y_waiwai]

たとえば、TeretermなんかをCOMポート指定にしてやればシリアルモニタとなります。
これをいくつも立ち上げ、COM番号をそれぞれ割り当ててやれば、２つでも３つでも立ち上げれますよ

[YAmaGNZ]

Arduino側はCOMポートが１つでそれはPC間との通信で使っているからシリアルモニタで見れないってことでは？

[y_waiwai]

そりゃそこらへんはHardwareSerialを使うなり何なりしてやればどーですというはなしになります。
やる気になれば、シリアル信号線を分岐させて、別のシリアル変換噛ませてやれば通信内容を横取りできます
通信内容を確認する方法はいくらでもありますぜ

[Antlia]

すみません、シリアルモニタは1つ出す方法しか知りません。
また、Arduinoのシリアルモニタを開いたままUnityで動作確認をしようとするとエラーが出てしまうようで、Unityで動作する際はArduinoのシリアルモニタは閉じてから作業を行う方法が一般的なようです。

[thkana]

> Unityで動作する際はArduinoのシリアルモニタは閉じてから作業を行う方法が一般的
一般的というか、シリアル(COM)はTX/RXは必ず組で、排他的使用(一つのアプリケーションが占有)です。
モニターしようと思うならCOMのデバイスはもう一つ必要。別のUARTシリアル変換器とかもう一台Arduinoを用意してそれを変換器に使うとか。