Python ソースコードの意味について

Question

##分からないこと

次のサイトに掲載されているソースコードを使おうとしていますが，
https://github.com/AmbientDataInc/LoRa-rssi-measure/blob/master/RPi3/lora.py
あらかじめソースコードの意味を理解しようとしています．

どうしても分からない部分があり，教えていただけると助かります．

##プログラム

# ソフトシリアル経由でLoRaモジュールを読む

import serial
import RPi.GPIO as GPIO
import struct
import time

ResetPin = 12

class LoRa():
    def __init__(self):
        GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
        GPIO.setwarnings(False)
        GPIO.setup(ResetPin, GPIO.OUT)
        GPIO.output(ResetPin, 1)

        self.s = serial.Serial('/dev/serial0', 115200) # シリアルポートを115200kbps, 8bit, Non parity, 1 stop-bitでオープン

    def reset(self):
        GPIO.output(ResetPin, 0)
        time.sleep(0.1)
        GPIO.output(ResetPin, 1)

    def open(self):
        self.s.open()

    def close(self):
        self.s.close()

    def readline(self, timeout = None):
        if timeout != None:
            self.s.close()
            self.s.timeout = timeout
            self.s.open()
        line = self.s.readline()
        if timeout != None:
            self.s.close()
            self.s.timeout = None
            self.s.open()
        return line

    def write(self, msg):
        self.s.write(msg.encode('utf-8'))

    def parse(self, line):
        fmt = '4s4s4s' + str(len(line) - 14) + 'sxx'
        data = struct.unpack(fmt, line)
        hex2i = lambda x: int(x, 16) if int(x, 16) <= 0x7fff else ~ (0xffff - int(x, 16)) + 1
        rssi = hex2i(data[0])
        panid = hex2i(data[1])
        srcid = hex2i(data[2])
        msg = data[3].decode('utf-8')
        return (rssi, panid, srcid, msg)

def main():
    lr = LoRa()
    while True:
        data = lr.parse(lr.readline())
        print(data)

if __name__ == "__main__":
    main()

46行目
47行目において，フォーマット文字列 fmt に従い値 lineをパックして、文字列で返しているので，
そのフォーマットを指定しているのが46行目なのですが，'4s4s4s'と'sxx'の意味が分かりません．

48行目
変数xについてlambda式を定義していると思うのですが，lambda式の意味が理解できていません．

教えていただけると助かります．

Answer 1

46行目
47行目において，フォーマット文字列 fmt に従い値 lineをパックして、文字列で返しているので，
そのフォーマットを指定しているのが46行目なのですが，'4s4s4s'と'sxx'の意味が分かりません．

公式ドキュメントを確認しましょう。
7.3. struct --- 文字列データをパックされたバイナリデータとして解釈する — Python 2.7.18 ドキュメント

48行目
変数xについてlambda式を定義していると思うのですが，lambda式の意味が理解できていません．

hex2i = lambda x: int(x, 16) if int(x, 16) <= 0x7fff else ~ (0xffff - int(x, 16)) + 1

これは渡された4桁の16進数("0000"～"ffff")を、int型の数値に変換するラムダ式です。
渡された文字列が0x7fff以下かそうでないかで処理を分けている理由は、渡される4桁の16進数がマイナスの数値を「1の補数」で表現しているからです。
数値を表現する方法の詳細は割愛しますが、大雑把に言うと0x0000～0x7fffはそのままプラスの数値、0x8000～0xffffはマイナスの数値（0xffffが0、0xfffeが-1、0xfffdが-2、0xfffcが-3……）として解釈しています。
もし詳細な方法を理解したいのであれば「1の補数」や「2の補数」で検索してみてください。

Comments

[raspypy]

詳しい解説をありがとうございます．
48行目についてはよく理解することができました．
46行目の理解を確認するため，実際のデータを確認しました．
'4s4s4s'の部分は，確かにデータの頭に12Byteの文字列が付加されていました．
str(len(line) - 14) の部分は，読み取ったデータ（line)の文字数から14を引いた値で，データ長を意味していると考えています．（デバイスの仕様をみて調べます）
ここまで理解できたのですが，最後の'sxx'がよく分かりません．
度々申し訳ございませんが，教えていただけると助かります．

[ku__ra__ge]

公式ドキュメントには以下のようにあります。
> count の指定がない場合のデフォルトは 1 です。
文字列1バイトとパディングバイト2つではないでしょうか？

[YT0014]

切る場所が間違っているかと。
str(len(line) - 14)は、sxxの最初のsとセットで、msg用の文字列を指定。
xxで、最後の2文字を捨てるという指定です。

[raspypy]

コメントありがとうございます。
実際のデータと照らし合わせて確認していたのですが，どうしても'sxx'の部分が理解できませんでした．
次の理解で正しいでしょうか?
'4s4s4s'は，ヘッダー部分の12byte (実際のデータにも12Byte分のヘッダーが付加されていました)

続いて，
str(len(line) - 14)＋'sxx'の部分は，
str(len(line) - 14)分の文字列データ（s)と，CRLF(xx: 2バイト分)である．
CRLFは文字列データとは無関係なので，捨てる．ということでしょうか?

[YT0014]

4s4s4sNsxx、ただし、Nはlen(line) - 14とすれば、理解できますか？
4項目で、最後の２バイトを捨てるというコードなのは確かですが、前提条件などは未確認なので、実際のデータをご提示いただいても、正否の判定はしかねます。

[raspypy]

良く理解できました．ありがとうございました。

Answer 2

• 46行目

公式マニュアルル struct --- 書式文字列

をお読みください。

• 48行目

hex2i = lambda x: int(x, 16) if int(x, 16) <= 0x7fff else ~ (0xffff - int(x, 16)) + 1

これは、

def hex21(x):
    return int(x, 16) if int(x, 16) <= 0x7fff else ~ (0xffff - int(x, 16)) + 1

と同じです。以下でも同じです。

def hex21(x):
    if int(x, 16) <= 0x7fff:
        return int(x, 16)
    else:
        return ~ (0xffff - int(x, 16)) + 1