如何优化大数据字符串的串行通信？

Posted 2023-02-17

【中文标题】如何优化大数据字符串的串行通信？

【英文标题】：How do I optimize serial communication for large data strings?

【发布时间】：2021-12-25 15:16:03

【问题描述】：

我正在使用 Arduino Uno 和 WS2812b LED 灯条。

我想做的事：

所以我有一个 12 x 10 的 LED 网格，并且我制作了一个软件，可以将这些 LED 映射到相同大小的纹理，我可以绘制到该纹理。 我现在想制作多个纹理并将它们一一发送到 arduino 以创建类似动画的东西，这样我就不必自己编写像素位置了。

问题：

如果我只是将此数据作为字符串中的数字发送，则缓冲区大小需要 120 * 12 字节 = 1440 字节。 我试图将数字转换为十六进制值。但是我仍然需要 960 字节的缓冲区。 任何更高的基数在这里都无济于事，因为即使使用 base36 我也需要 2 个字符来表示 255。

我的方法：

我可以将 Arduino 的缓冲区大小更改为 960，但是 RAM 是 99%用完了，arduino软件告诉我稳定性问题 可以发生，我猜这正在发生，因为这种方法确实 不工作。 另一种方法是对从 0 到 0 的每个值使用 ASCII 字符 255. 这可以将字节总数减少到 480 但 Arduino 只知道 128 并且前 32 被 系统。 我还尝试使用不同的缓冲区大小顺序发送数据，但串行通信速度很慢。您可以看到它是如何从上到下“绘制”图像的。所以我真的很想一次画完。

我能以某种方式扩展 ASCII 字符表或自己制作吗？ 或者我可以将原始字节数据发送到 arduino 而不是使用字符串/字符数组吗？

或者你有其他方法吗？我真的很好奇。

【问题讨论】：

您的价格是多少？ Arduino 确实可以支持 115200bps，可以在不到 100 毫秒或 10 fps 的时间内发送您的图像。

@Jellyboy 我用 115200bps 尝试过，并以 60 fps 从 C# 发送数据，但绘制图像仍然需要很长时间（人眼无法注意到），因为我必须按顺序发送它，并且当我更新例如第一行但循环已经在第二行中时，我必须等待所有其他行被处理以再次更新第一行。

我对arduino不是很熟悉。您不能按原样（以二进制形式）发送数据吗？对可读字符进行编码/解码似乎是不必要的开销。

@Gene 除了在 arduino 端接收一个 char 数组外，没有找到任何更好的方法。

@Jellyboy 它是 RGB。每个 LED 都有一个索引。这就是为什么每个 LED 需要 12 个字节的原因。我可以只使用 4 个字节，3 个用于索引，1 个用于开/关，但我只能控制 arduino 上的 LED 颜色……但正如 KamilCuk 在他的评论中所说，我已经达到了董事会的极限我大概会采用 4 字节的方法。这将总量减少到 480

【参考方案1】：

RGB 有 3 个字节，寻址一个 120 的 LED 需要 1 个字节。为什么您认为它需要 12 个字节而不是 4 个？也许您必须在实际地址转换中添加一些内部索引。

如果您总是发送所有像素，则根本不需要发送地址。进行 360 字节 + 一些开始同步，这可能是串行线路上的“中断”。

在 115200 时，这将以 30 fps 左右结束。

此外，您还可以进行一些“打包”，例如之前发送一次颜色图，然后从以 90 fps 结束的 256 种颜色的颜色图中选择 1 个字节。

【讨论】：

你是对的。我之前发送了 12 个字节，因为在 arduino 方面，读取 char 数组要容易得多。加上索引和 r、g、b 值，每个 LED 加起来最多 12 个字节。但我现在意识到，我根本不需要索引。

【参考方案2】：

我现在有一个或多或少好的解决方案。

我只是将 LED 索引作为十六进制字符串发送，并结合一个字符告诉我它是打开还是关闭。 这将总量减少到 360 字节，但我只能在 arduino 端设置颜色。

【讨论】：

你应该可以直接发送二进制文件，不需要十六进制编码。您是否有理由需要发送索引？也许你可以只发送一组颜色？假设您需要 3 个字节来编码颜色+开/关状态，那么所有内容都是 12×10×3=360 个字节。

为什么需要发送索引？只需按顺序发送所有 LED。