Python：使用PySerial发送状态位和时间戳的最佳方式是什么

Question

我搜索和阅读了很多内容，但还没有找到一个明确的答案。我正在制作一个Python应用程序，它会通过串口与另一个应用程序进行通信。我使用了PySerial来实现这个功能。我想发送的数据包类型包括状态信息和数据读数。

我打算将我的数据包格式设计成这样：

[ Start Byte ][ Length ][ Message ][ End Byte ][ Checksum ]

不过我觉得我不需要结束字节，因为里面已经有长度信息了。我这样想对吗？

我考虑将数据包中的“消息”部分设计成状态信息，像这样：

[ MsgTypeID ][ PacketID ][ Status Bits ][ Timestamp ]

这里的消息ID只是用来区分这是一个状态包，而不是数据包。状态信息本身由16位组成，表示发送应用程序中多个子系统的状态。对于某些子系统，一个位就能提供足够的信息（'0'表示子系统关闭/低/假，'1'表示开启/高/真）。其他的子系统可能需要2或3个位来表示状态等。为了原型测试，我只是简单地将这些位拼接成一个字符串，比如'1001110101101100'，然后通过串口发送出去，校验和是状态位的模256。

我对Python和串口通信还很陌生，但我知道这样可能会浪费带宽。我知道PySerial需要发送字符串，但像这样将每个位表示为'0'或'1'，实际上是为每个位都使用了完整的字符串表示。我在想，有什么更好的方法可以发送这些位，以减少带宽的使用呢？

比如，我是否可以将每8个位转换成十六进制，然后发送拼接的十六进制字节，像这样：

'10011101' + '01101100'

表示为

'\x9d' + '\x6c'

或者我应该将它们作为ASCII发送？我还看到有人提到Struct模块。我是否应该走这条路呢？

我还在想如何表示消息中的时间戳部分。

如果你能给我一些帮助或建议，我将非常感激。

非常感谢 :)

Answer 1

你打算多频繁地发送这些更新呢？如果你发送更新的频率乘以消息的长度，远远小于串口连接的数据传输速度，那就没必要太担心数据编码的效率了。其实你甚至可以考虑把内容弄得更容易让人看懂，特别是在你刚开始的时候。

Answer 2

显然，每发送一个字符需要一个字节，所以如果你能把数据编码成ASCII字符串（在Python 2中是str，在Python 3中是bytes），那就是最有效的方式。

struct模块绝对是个好主意：它可以把Python的数据打包成字符串（然后在另一端解包）。这对于你的时间戳是有效的；你可以把它们打包成合适的整数类型（可以查看链接的文档了解你的选择）。

不过，struct模块不处理单独的位，所以你得自己来做。我之前做过一个字典，用来把字符转换成八个True/False值的组合：

要解码的话：

pot = [2**x for x in range(8)]  # Powers of 2 (bytes with one 1 and seven 0s)
bitvalues = {}
for x in range(256):
    bitvalues[chr(x)] = [(x & y) != 0 for y in pot]

如果你想要创建一个编码用的字典，可以把最后一行替换成：

bitvalues[tuple((x & y) != 0 for y in pot)] = chr(x)

如果你想从1和0的字符串进行编码/解码，可以把生成列表/元组的位替换成：

"".join("1" if (x&y) else "0" for y in pot)