Python3とArduino間のシリアル通信での正しい型変換

Question

PythonとArduino間でシリアル通信を行い，PythonでArduinoの制御を行おうとしています。

今はPythonからLチカを行うプログラムを作成しています。
調べながら進めているのですが、つまずいた箇所があるので質問させていただきます。

まず、実行できたコードを以下に示します。

受け側Arduino

#define LED_PIN 13

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT); //13番ピンを出力に設定
  Serial.begin(9600);//シリアル通信のレートを9600に設定
  digitalWrite(13, LOW); 
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int cmd = Serial.read();

    switch (cmd) {
      case '0' : digitalWrite(13, HIGH); break;
      case '1' : digitalWrite(13, LOW); break;
    }
  }
}

送信側Python

#coding:utf-8

import serial
from time import sleep

def main():
    with serial.Serial("/dev/tty.usbmodem1421",9600,timeout=1) as ser:
            sleep(5)
            flag=bytes('0','utf-8')

            print(type(flag))

            ser.write(flag)

if __name__ == "__main__":
    main()

次に、失敗したコードを書きます。

Arduino側は同じ。

送信側Python

#coding:utf-8

import serial
from time import sleep

def main():
    with serial.Serial("/dev/tty.usbmodem1421",9600,timeout=1) as ser:
            sleep(5)
            flag = bytes(0)
            print(type(flag))

            ser.write(flag)

if __name__ == "__main__":
    main()

成功時、失敗時ともにflagをbytes型に変換したつもりです。
type(flag)の結果はどちらもbytes型でした。

成功時はstr→bytes型へ、失敗時はint→bytes型への型変換なのですが、なぜ後者ではLチカできなかったのでしょうか。

--追記 2017/10/24 --
回答を参考にint.to_bytesを用いてPython側のプログラムを書き直しました。

#coding:utf-8

import serial
from time import sleep

def main():
    with serial.Serial("/dev/tty.usbmodem1421",9600,timeout=1) as ser:
            sleep(5)
            flag = 1
            flag_byte = flag.to_bytes(1,'big')
            print(flag_byte)
            ser.write(flag_byte)

if __name__ == "__main__":
    main()

またこれに応じてArduinoのcase文を書き直しました。

#define LED_PIN 13

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT); //13番ピンを出力に設定
  Serial.begin(9600);//シリアル通信のレートを9600に設定
  digitalWrite(13, LOW); 
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int cmd = Serial.read();

    switch (cmd) {
      case 0 : digitalWrite(13, HIGH); break;
      case 1 : digitalWrite(13, LOW); break;
    }
  }
}

このソースで正しく動作しました。感謝します。

Answer 1

bytes(0)は、長さ0のbytesオブジェクトを作成するという意味になるので、flag変数の型はbytesでも内容はb''(中身がないbytesオブジェクト)になります。なお、その後writeでは0バイトのデータを書き込んでいることになるため、Arduinoでは何も起きません。

Comments

[退会済みユーザー]

bytes(0)で型変換が行えていると思っていました。無反応だった原因がわかりました。
感謝します。

Answer 2

Pythonのドキュメントのbytesの項目を見てみると、

bytes は bytearray のイミュータブル版です。

とありますので、bytearrayの項目を見てみます。

class bytearray([source[, encoding[, errors]]])
オプションの source 引数は、配列を異なる方法で初期化するのに使われます:

文字列 の場合、 encoding (と、オプションの errors) 引数も与えなければなりません。このとき bytearray() は文字列を str.encode() でバイトに変換して返します。
整数 の場合、配列はそのサイズになり、null バイトで初期化されます。

sourceに文字列を指定した場合は、「文字列を str.encode() でバイトに変換して返します」
一方で、整数を指定した場合は、「配列はそのサイズになり、null バイトで初期化されます。」

そのため、bytes(0)で返ってくるのは要素数0のbytes型の配列ということになります。
後者のソースでLチカができなかったのは、上記の理由が原因です。

int型→bytes型への変換はint.to_bytes(length, byteorder, *, signed=False)を使います。

(参考)
bytearrayの説明

Comments

[退会済みユーザー]

int.to_bytesを用いて型変換を行ったのですが、予想した実行結果と違うものになってしまいました。
よろしければまたアドバイス、宜しくお願いします。

[sa-yu]

なんででしょう。。。

Arduinoのコードの`int cmd = Serial.read();`の直後に`Serial.println(cmd);`とかを入れて、
Python側のコードで`ser.write(flag)`の直後に`ser.readline()`とかを入れて、
Arudino側で何を受け取ったのか確認すれば、何かわかるかもしれません。

[退会済みユーザー]

確認したところ、変換後のflag_byteではなく、変換前のflagを送信していました。
修正したところ、正しく動作してくました。

感謝します。