Socket通信をPCとラズパイ間にLANケーブルを接続してやりたい

前提・実現したいこと

Windows10(以降PC)で DUALSHOCK 4 の入力をpygameを使って読み取り、socket通信にてLANケーブルを介して Raspberry Pi 4 Model B（以降ラズパイ）へ DUALSHOCK 4 のデータを送信、そのデータをもとにGPIOへ出力するというのが今回したいことです。

発生している問題

socket通信のUDPにてつい数日前まで通信できていたのですが、これまで作業していた部屋とは違う場所へ行ったところ、ラズパイ側で受信が出来ずに「recv()」関数でプログラムが止まってしまいます。
「recv()」関数でプログラムが止まっていたことはどうやって確認したかと言うと、「print("1")」を「recv()」の直前に書いた場合には表示出来ており、「recv()」の直後に書いた場合では表示されなかったため、「recv()」関数でプログラムが止まっていたと判断しました。
これまでの作業部屋には無線ルーターがあり、無線ネットワークがギリギリ届かない程度離れたら「recv()」関数でプログラムが止まってしまったので、LANケーブルではなく無線ルーターを介してこれまでsocket通信をしていたのではないかと現状では疑っております。
ラズパイ側が受信できない状態でプログラムが止まっているだけなので、エラーメッセージ等はありません。

PC側(socket通信的にクライアント)のソースコード

python3
1import pygame
2from pygame.locals import *
3import socket
4import time
5
6host = "192.168.10.21"
7port = 55555
8sock = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM )
9
10def Constrain( val, min_val, max_val ):
11	if val > max_val:
12		return max_val
13	elif val < min_val:
14		return min_val
15	else:
16		return val
17
18def Map( val, in_min, in_max, out_min, out_max ):
19	temp = ( val - in_min ) * ( out_max - out_min ) / ( in_max - in_min ) + out_min
20	return ( Constrain( temp, out_min, out_max ) )
21
22def main():
23	# [LX, LY, RX, RY, L2, R2]
24	stick = [ 0, 0, 0, 0, 0, 0 ]	# スティックは(-255 ~ 255), L2とR2は(0 ~ 255)
25	button = 0                  	# 2進数化してボタン情報を1つの変数にまとめる
26	
27	pygame.joystick.init()
28
29	try:
30	    j = pygame.joystick.Joystick( 0 )
31	    j.init()
32	    print( "ジョイスティックの名前：", j.get_name(), end="  " )
33	    print( "ボタンの数：", j.get_numbuttons(), end="  " )
34	    print( "スティックの数：", j.get_numaxes() )
35	except pygame.error:
36	    print( "ジョイスティックが接続されていません" )
37
38	pygame.init()
39
40	while True:
41		for e in pygame.event.get():
42			if e.type == QUIT:
43				return
44			if( e.type == KEYDOWN and
45				e.key  == K_ESCAPE ):
46				return
47		
48		stick[0] = int( Map( j.get_axis(0), -1.0,  1.0, 0, 127 ) )
49		stick[1] = int( Map( j.get_axis(1),  1.0, -1.0, 0, 127 ) )
50		stick[2] = int( Map( j.get_axis(2), -1.0,  1.0, 0, 127 ) )
51
52		button = 0
53		button |= j.get_button(0)
54		for i in range(1, 4):
55			button <<= 1
56			button |= j.get_button(i)
57		for i in range(9, 15):
58			button <<= 1
59			button |= j.get_button(i)
60
61		print( button, end="  " )
62		print( stick[0], end="  " )
63		print( stick[1], end="  " )
64		print( stick[2], end="  " )
65		
66		message = "%d,%d,%d,%d" % ( button, stick[0], stick[1], stick[2] )
67		sock.sendto( message.encode( 'utf-8' ), ( host, port ) )
68		
69		time.sleep(0.05)
70
71if __name__ == '__main__':
72	main()
73

ラズパイ側(socket通信的にサーバー)のソースコード

python3
1# -*- coding: utf-8 -*-
2
3import socket
4import time
5
6host = "192.168.10.21"
7port = 55555
8sock = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM )
9sock.bind( ( host, port ) )
10
11import pigpio
12FREQ = 10000
13dout_pin = [ 24, 25, 8, 7, 13, 5, 6, 11, 9, 10 ]
14dire_pin = [ 4, 17, 14, 15 ]
15pwm_pin = [ 27, 22, 2, 3 ]
16pi = pigpio.pi()
17
18for i in range(0, 10):
19	pi.set_mode( dout_pin[i], pigpio.OUTPUT )
20
21for i in range(0, 4):
22	pi.set_mode( dire_pin[i], pigpio.OUTPUT )
23	pi.set_mode( pwm_pin[i], pigpio.OUTPUT )
24	pi.set_PWM_frequency( pwm_pin[i], FREQ )
25
26class Static:
27	data = False
28	return_val = False
29
30def Constrain( val, min_val, max_val ):
31	if val > max_val:
32		return max_val
33	elif val < min_val:
34		return min_val
35	else:
36		return val
37
38def Map( val, in_min, in_max, out_min, out_max ):
39	temp = ( val - in_min ) * ( out_max - out_min ) / ( in_max - in_min ) + out_min
40	return ( Constrain( temp, out_min, out_max ) )
41
42def PushButton(button):
43    if( button == 0 and Static.data == False ):
44        Static.data = False
45        Static.return_val = False
46    elif( button != 0 and Static.data == False ):
47        Static.data = True
48        Static.return_val = True
49    elif( button != 0 and Static.data == True ):
50        Static.data = True
51        Static.return_val = False
52    elif( button == 0 or Static.data == True ):
53        Static.data = False
54        Static.return_val = False
55    return Static.return_val
56
57while True:
58	try:
59		rcv = sock.recv( 31 )　　　　　　　　　　# ここでプログラムが止まる！
60		rcvmsg = rcv.decode( 'utf-8' )
61		ps4_data = rcvmsg.split( "," )
62
63		# ボタンのデータに再変換
64		cross    = ( int(ps4_data[0]) >> 9 ) & 1
65		circle   = ( int(ps4_data[0]) >> 8 ) & 1
66		square   = ( int(ps4_data[0]) >> 7 ) & 1
67		triangle = ( int(ps4_data[0]) >> 6 ) & 1
68		L1       = ( int(ps4_data[0]) >> 5 ) & 1
69		R1       = ( int(ps4_data[0]) >> 4 ) & 1
70		up       = ( int(ps4_data[0]) >> 3 ) & 1
71		down     = ( int(ps4_data[0]) >> 2 ) & 1
72		left     = ( int(ps4_data[0]) >> 1 ) & 1
73		right    = int(ps4_data[0]) & 1
74
75		delta_dire = False
76		if ( up > 0 or right > 0 ):
77			delta_dire = True
78		else:
79			delta_dire = False
80		
81		_right = False
82		_left = False
83		if ( right > 0 ):
84			_right = True
85		if ( left > 0 ):
86			_left = True
87		
88		_up = False
89		_down = False
90		if ( up > 0 ):
91			_up = True
92		if ( down > 0 ):
93			_down = True
94		
95		pi.write( dout_pin[0], triangle )
96		pi.write( dout_pin[1], cross )
97		pi.write( dout_pin[2], R1 )
98		pi.write( dout_pin[3], _up )
99		pi.write( dout_pin[4], _down )
100		pi.write( dout_pin[5], circle )
101		pi.write( dout_pin[6], square )
102		pi.write( dout_pin[7], _right )
103		pi.write( dout_pin[8], _left )
104		pi.write( dout_pin[9], delta_dire )
105		
106		jacobian = [ [ 1, -1, 1 ], [ 1,  1, 1 ], [ -1,  1, 1 ], [ -1, -1, 1 ] ]
107		robot_vel = [ 0, 0, 0 ]
108		for i in range( 0, 3 ):
109			robot_vel[i] = int( Map( int(ps4_data[i+1]), 0, 127, -255, 255 ) )
110		
111		dead_zone = 0.15
112		for i in range( 0, 3 ):
113			if abs( robot_vel[i] ) < 255 * dead_zone:
114				robot_vel[i] = 0
115
116		wheel_vel = [ 0, 0, 0, 0 ]
117		for i in range( 0, 4 ):
118			wheel_vel[i] += jacobian[i][0] * robot_vel[0]
119			wheel_vel[i] += jacobian[i][1] * robot_vel[1]
120			wheel_vel[i] += jacobian[i][2] * robot_vel[2]
121		
122		max_vel = 0
123		for i in range( 0, 4 ):
124			if ( abs( wheel_vel[i] ) > max_vel ):
125				max_vel = abs( wheel_vel[i] )
126		
127		if max_vel > 255:
128			for i in range( 0, 4 ):
129				wheel_vel[i] *= 255 / max_vel
130				Constrain( wheel_vel[i], -255, 255 )
131		
132		dead_zone = 0.05
133		for i in range( 0, 4 ):
134			if abs( wheel_vel[i] ) < 255 * dead_zone:
135				wheel_vel[i] = 0
136
137		for i in range( 0, 4 ):
138			if wheel_vel[i] > 255 * 0.01:
139				pi.write( dire_pin[i], 0 )
140				pi.set_PWM_dutycycle( pwm_pin[i], abs( wheel_vel[i] * 0.5 ) )
141			elif wheel_vel[i] < -255 * 0.01:
142				pi.write( dire_pin[i], 1 )
143				pi.set_PWM_dutycycle( pwm_pin[i], abs( wheel_vel[i] * 0.5 ) )
144			else:
145				pi.write( dire_pin[i], 0 )
146				pi.set_PWM_dutycycle( pwm_pin[i], 0 )
147		
148		print( left, end="  " )
149		print( down, end="  " )
150		print( up, end="  " )
151		print( right, end="  " )
152		print( L1, end="  " )
153		print( R1, end="  " )
154		print( square, end="  " )
155		print( cross, end="  " )
156		print( triangle, end="  " )
157		print( circle, end="  " )
158		print()
159		
160		time.sleep(0.01)				# Delay 1 ms
161
162
163	except KeyboardInterrupt:
164		sock.close()
165		for i in range(0, 14):
166			pi.set_mode( dout_pin[i], pigpio.INPUT )
167		for i in range(0, 4):
168			pi.set_mode( pwm_pin[i], pigpio.INPUT )
169		pi.stop()
170		break
171

「sock.recv( 31 )」でプログラムが止まっていると目星はつけていますが、そこ以外にもsocket通信に悪影響が出ている箇所がある可能性も否定できないので、長いかもしれませんが使用しているソースコードを全て提示させていただきました。

試したこと

ラズパイの「Wireless & Wired NetWork Setting」とPCの「インターネットプロトコルバージョン 4(TCP/IPv4)のプロパティ」にて、イーサネットのIPアドレス(192.168.10.21)を固定しましたが、上手くいきませんでした。偶発的な問題ではないことを確認するため、数回作業場所と作業場所外を往復し、両ソースコードを実行してみましたが、再現性高く作業場所ではsocket通信でき、作業場所外では全くsocket通信できませんでした。作業場所のルーターを介して出来ていたのだと考えると、他の無線ネットワークを介してやれば（根本的な解決にはならないが）通信できるのでは？と思って、私物のポケットWi-FiをPCへ接続し、コマンドプロンプトの「ipconfig」でIPアドレスを取得し、ラズパイの「Wireless & Wired NetWork Setting」とPCの「インターネットプロトコルバージョン 4(TCP/IPv4)のプロパティ」にてIPアドレス固定したのち、両ソースコードを実行しましたが、変わらず「recv()」関数でプログラムが止まってしまいます。

補足情報

LANケーブルはもちろんクロスではなくストレートを使用しています。
普段の作業場所にて通信をし、正常にsocket通信できる際は、ラズパイ側で「ifconfig」をするとIPアドレスは「192.168.10.21」、PC側で「ipconfig」をすると「169.254.36.224」と表示されます。

行動規範の内容に同意します

回答3件

LANケーブルはもちろんクロスではなくストレートを使用しています。

普段の作業場所にて通信をし、正常にsocket通信できる際は、ラズパイ側で「ifconfig」をするとIPアドレスは「192.168.10.21」、PC側で「ipconfig」をすると「169.254.36.224」と表示されます。

有線でつながっていませんね。

無線接続は、設定を含めて両方とも切りましょう。問題の切り分けができなくなります。

有線での接続は、ラズパイとPCをどのように接続していますか？
可能であれば、ハブには、PCとラズパイだけ接続するようにしましょう。

ラズパイのIP(192.168.10.21)は、有線のものですか？
そうでない場合、有線接続を設定しましょう。
ラズパイの有線の固定IPを設定する方法は検索すればみつかります。

PCのIPは設定できていません。 169.254.xxx.xxx は、DHCPで取得できなかったときに、機器間で調整して自動で付与されるものです。
WindowsでIPアドレスを固定で設定する方法は検索すればみつかります。

ラズパイとPCで相互にpingで疎通が取れるようになったか確認しましょう。

これでできるんじゃないでしょうか。

手順などは検索することになると思いますが、ラズパイにしても、PCにしてもバージョンによって手順が異なるので、そのあたりも確認しながら情報を収拾するといいでしょう。

投稿2021/12/10 01:56

TakaiY

総合スコア12743

コードの不具合、というよりも、ネットワークの不具合、というかんじがします
PC側からラズパイに、それぞれの場合にping飛ばしてみたらどうなるでしょうか

投稿2021/12/09 21:59

y_waiwai

総合スコア87747

自己解決

自己解決いたしました。
IPアドレスを両ソースコードとも「192.168.10.21」としていますが、大元の原因としてはPCとラズパイの固定IPアドレスをどちらも「192.168.10.21」としていたことでした。ソースコードのIPアドレスは同じIPアドレスの同じポートへ送受信する必要があるため同一のものを指定しますが、送信側のPCが「192.168.10.21」というIPアドレスを先に使用してしまうと、ラズパイが「192.168.10.21」というIPアドレスを使用することができずに「169.254.〜」のアドレスが割り当てられるためデータを受信できていませんでした。普段の作業場所でsocket通信が出来ていたのは恐らくラズパイ側が先に「192.168.10.21」というIPアドレスを使用していたためだと考えています。場所や、PCとラズパイの起動順など何かしらの理由で「192.168.10.21」というIPアドレスをどちらが先に使用するかが変わったのだと思いますが、どちらにせよ正しいやり方ではありませんでした。socket通信をする際は「192.168.10.〜」までが同一であれば良いので、データを受け取るラズパイ側を「192.168.10.21」のままで、PC側を適当に「192.168.10.22」と固定IPアドレスを変更することで解決いたしました。
回答していただいた方々ありがとうございました。また、回答への反応が遅れてしまい申し訳なかったです。また質問することがありましたらその時はよろしくお願いいたしますm(_ _)m

投稿2021/12/13 00:20

編集2021/12/13 01:41

nyahaha

総合スコア1