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如何在不知道传输数据量的情况下接收套接字信息？

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提问于 2025-04-16 19:17

我正在用Python开发一个图形用户界面（GUI），目的是让它能和一个运行Python的机器人以及一个用作电机和传感器控制器的Arduino Mega进行互动。

最开始，我打算通过远程桌面来加载我的GUI，但发现这样速度非常慢，所以我决定使用服务器和客户端的方式会更好。

我在Arduino上运行了一个草图，它可以接收电机指令并执行。同时，它还会等待一个“Ping”指令，这时它会检查超声波传感器在三个不同位置的读数，然后把这些信息发送回服务器，服务器再把这些数据传递给客户端的GUI。我已经把大部分功能都搞定了，但就是无法把服务器上的数据传回客户端。我原以为简单的“client.recv()”就能解决这个问题，但并没有。

如果我不知道具体会返回多少数据，我该如何接收这些数据呢？

Arduino发送的数据格式是“dist1,dist2,dist3 \n”。

这是我的Arduino代码：

#include <LiquidCrystal.h>
#include <Ping.h>
#include <Servo.h>
// Parallax Ping Unit for distance sensing.
Ping sonic(22);

// Setup LCD pins.
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

// Servo for Ping unit sweeping.
Servo  PingServo;

// Setup Ping distance setting variables.
int pingDisCent;
int pingDisLeft;
int pingDisRight;

// Variable to keep commands in.
char MsgRcvd;

// Motor setup information.

int LF[] = {23,24};
int LR[] = {25,26};
int RF[] = {27,28};
int RR[] = {29,30};

// Set Debugging here
// 1 - Debug on - Motors don't turn when commands are sent.
// 0 - Debug off - Motors turn when commands are sent.
int debug = 1;

//Variables for speed
int SpdPin = 22;
int Speed = 255;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);  // start serial communications

  // Setup motors for output.
  int i;
  for(i = 0; i < 2; i++){
    pinMode(LF[i], OUTPUT);
    pinMode(LR[i], OUTPUT);
    pinMode(RF[i], OUTPUT);
    pinMode(RR[i], OUTPUT);
  }

  // Setup servo to sweep.
  PingServo.attach(6);
  PingServo.write(90);

  // Set up the LCD's number of rows and columns:
  lcd.begin(16, 2);

  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("Waiting...");

  // Setup speed pin.
  pinMode(SpdPin, OUTPUT);
}

void loop()
{
  if (Serial.available() > 0)    //Check to see if a command is available.
  {
    MsgRcvd = Serial.read();    // If a command is there, see what it is.
    switch (MsgRcvd)
    {
      case '0':
        Stop();
        break;
      case '1':
        MoveForward();
        break;
      case '2':
        MoveLeft();
        break;
      case '3':
        MoveRight();
        break;
      case '4':
        MoveBackward();
        break;
      case '~':
        active_ir();
        break;
      case 'M':                    // Check to see if we have a connection from the GUI - if so spit out information to the LCD.
        lcd.clear();
        lcd.print("Connected");
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("waiting..");
        break;
      case 'D':
        lcd.setCursor(0,1);
        lcd.print("Disconnected"); // Client disconnected - spit out a disconnect to the LCD.
        break;
    }
  }
  delay(100);
}

//  ===================================
//  =====    Ping Ultrasonic      =====
//  ===================================
void active_ir()
{
  // Read to the right.
  PingServo.write(30);
  delay(300);
  pingDisRight = sonic.inch();
  delay(500);

  // Read to the front.
  PingServo.write(90);
  delay(300);
  pingDisCent = sonic.inch();
  delay(500);
  //  Read to the left.
  PingServo.write(150);
  delay(300);
  pingDisLeft = sonic.inch();
  delay(500);
  Serial.print(pingDisLeft);
  Serial.print(',');
  Serial.print(pingDisCent);
  Serial.print(',');
  Serial.println(pingDisRight);
  return;
}



//  ==========================================
//  ======        MOTOR CONTROL      =========
//  ==========================================

void MoveForward()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Forward");
  if (debug == 0){

    digitalWrite(LF[0], HIGH);
    digitalWrite(LF[1], LOW);
    digitalWrite(LR[0], HIGH);
    digitalWrite(LR[1], LOW);
    digitalWrite(RF[0], HIGH);
    digitalWrite(RF[1], LOW);
    digitalWrite(RR[0], HIGH);
    digitalWrite(RR[1], LOW);
  }
}

void MoveBackward()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Reverse");
  if (debug == 0){
    analogWrite(SpdPin, Speed);
    digitalWrite(LF[0], LOW);
    digitalWrite(LF[1], HIGH);
    digitalWrite(LR[0], LOW);
    digitalWrite(LR[1], HIGH);
    digitalWrite(RF[0], LOW);
    digitalWrite(RF[1], HIGH);
    digitalWrite(RR[0], LOW);
    digitalWrite(RR[1], HIGH);
  }
}

void MoveLeft()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Left");
  if (debug == 0){
    analogWrite(SpdPin, Speed);
    digitalWrite(LF[0], LOW);
    digitalWrite(LF[1], HIGH);
    digitalWrite(LR[0], LOW);
    digitalWrite(LR[1], HIGH);
    digitalWrite(RF[0], HIGH);
    digitalWrite(RF[1], LOW);
    digitalWrite(RR[0], HIGH);
    digitalWrite(RR[1], LOW);
  }
}

void MoveRight()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Right");
  if (debug == 0) {
    analogWrite(SpdPin, Speed);
    digitalWrite(LF[0], HIGH);
    digitalWrite(LF[1], LOW);
    digitalWrite(LR[0], HIGH);
    digitalWrite(LR[1], LOW);
    digitalWrite(RF[0], LOW);
    digitalWrite(RF[1], HIGH);
    digitalWrite(RR[0], LOW);
    digitalWrite(RR[1], HIGH);
  }
}

void Stop()
{
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Stopping");
  if (debug == 0){
    digitalWrite(LF[0], LOW);
    digitalWrite(LF[1], LOW);
    digitalWrite(LR[0], LOW);
    digitalWrite(LR[1], LOW);
    digitalWrite(RF[0], LOW);
    digitalWrite(RF[1], LOW);
    digitalWrite(RR[0], LOW);
    digitalWrite(RR[1], LOW);
  }
}

这是我的Python服务器代码：

import serial
import socket

Serv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
Serv.bind(('', 9000))
Serv.listen(1)
print "Listening on TCP 9000"
motor = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)
print "Connected to Motor Controller: /dev/ttyUSB0"

while(1):
    print "Waiting For Connection..."
    connection, addr = Serv.accept()
    connection.setblocking(0)
    print "Connected by", addr[0]
    while(1):
        try:
            Servdata = connection.recv(1)
            break
        except:
            pass
    if (Servdata == 'M'):
        print "Entering Manual Mode"
        motor.write(Servdata)
        while(Servdata != 'X'):
            Servdata = '9'
            try:
                Servdata = connection.recv(1)
            except:
                pass
            if Servdata == 'X':
                print "Exiting"
                break
            if Servdata == '0':
                print "Stopping"
                motor.write(Servdata)
            if Servdata == '1':
                print "Forward"
                motor.write(Servdata)
            if Servdata == '2':
                print "Left"
                motor.write(Servdata)
            if Servdata == '3':
                print "Right"
                motor.write(Servdata)
            if Servdata == '4':
                motor.write(Servdata)
                print "Backwards"
            if Servdata == '~':
                motor.write(Servdata)
                retval = motor.readline()
                Serv.send(retval)
            else:
                pass
        motor.write('0')
        connection.close()
        print addr[0], "Closed Manual Mode"

最后，这是客户端GUI的代码（我觉得问题也出在这里...）：

from socket import *
from PythonCard import model
HOST = ''
PORT = 9000
ADDR = (HOST,PORT)
BUFSIZE = 4096
Client = socket (AF_INET,SOCK_STREAM)
Client.connect((ADDR))
Client.send('M')
class MainWindow(model.Background):
    def on_SetSpdBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
    def on_FwdBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
        Client.send('1')
    def on_LftBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
        Client.send('2')
    def on_RitBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
        Client.send('3')
    def on_RevBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
        Client.send('4')
    def on_StpBtn_mouseClick(self, event):
        spd = self.components.SpdSpn.value
        Client.send('0')
    def on_GetPing_mouseClick(self, event):
        Client.send('~')
        retval = Client.recv()
        ping_data = retval.strip() # Strip out the newline, if you read an entire line.
        split_data = ping_data.split(',')
        L_Ping = split_data[0]
        R_Ping = split_data[1]
        self.components.PingLeft.text = str(L_Ping)
        self.components.PingRight.text = str(R_Ping)
app = model.Application(MainWindow)
app.MainLoop()
图形用户界面 数据格式 套接字编程 数据接收 客户端服务器模型 arduino 超声波传感器 远程通信

1 个回答

5

我觉得这个代码里有三个问题；第一个是浪费资源，第二个可能就是你今天来这里的原因，第三个则是你认为你今天来这里的原因。 :)

忙等待

这段代码在连接上忙着等待数据进来：

connection.setblocking(0)
print "Connected by", addr[0]
while(1):
    try:
        Servdata = connection.recv(1)
        break
    except:
        pass

这里也是：

    while(Servdata != 'X'):
        Servdata = '9'
        try:
            Servdata = connection.recv(1)
        except:
            pass
        # ...
        else:
            pass

这样会疯狂消耗CPU的资源；希望你不是在用电池供电。它也没有给你带来任何好处；你完全可以直接调用一个阻塞的recv()。让CPU在等待下一个输入字节时休息一下。（如果你真的在用非阻塞模式，那么忙等待可能会更有意义，但你并没有。如果你想限制服务器等待输入的时间，可以使用settimeout()。不过也不要盲目使用这个，因为这段代码最好的解决办法是直接改用阻塞的recv()。）

没有向客户端发送数据

        if Servdata == '~':
            motor.write(Servdata)
            retval = motor.readline()
            Serv.send(retval)

我觉得这段代码还没有被执行过 :) Serv并没有连接到任何东西，它只是一个监听的套接字。你可能是想在这里用connection.send(retval)；我在服务器的其他地方找不到任何实际向客户端发送数据的代码，所以可以推测这应该是你想要的。

一次性处理

客户端的这段代码有点脆弱，但可能永远不会出错：

def on_GetPing_mouseClick(self, event):
    Client.send('~')
    retval = Client.recv()
    ping_data = retval.strip() # strip out the newline, if you read an entire line
    split_data = ping_data.split(',')
    L_Ping = split_data[0]
    R_Ping = split_data[1]
    self.components.PingLeft.text = str(L_Ping)
    self.components.PingRight.text = str(R_Ping)

这段代码假设一次recv()调用会返回正好一个协议消息。TCP流可不是这样工作的，发送方可以随意发送任意大小的数据。（TCP/IP协议栈会把多个应用层消息合并成一个TCP数据包，而且还会发送比请求的更小的数据包，以避免分片。）

更安全的做法是把从远程对等方接收到的内容放进一个队列，然后解析这个队列中的命令/消息。你可能会在队列里找到十个命令，也可能只找到部分命令——但你的代码需要准备好把部分消息放入队列，并在可用时从队列中消费完整的消息。

这虽然多了一点工作，但在不太理想的情况下是必要的。你在局域网中可能永远不会遇到这个问题，但在无线网络或更大网络中就可能会遇到麻烦。

回答于 2025-04-16 由 Python大师
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