python调用.c遇到的一些问题及解决方法（读取ATI六维力传感器测得数据）

绝地灬酷狼 2022-10-22 10:52 3阅读 0赞

### python调用.c遇到的一些问题及解决方法（读取ATI六维力传感器测得数据） ###

*  前言
 *  一、使用ctypes外部函数库
 *  二、编译.c程序在python中调用
 *   *  1.编译.c程序
     *  2.python中调用
     *  3.使用.c程序中的局部变量
 *  总结

# 前言 #

工作需要读取六维力传感器测得的数据，现有一个ATI公司提供的.c的程序可以读取ait mini45的数据，因为想要在python里做数据的处理，把.c改成python也需要大量的时间精力，而且c执行的速度也要比python快不是一点半点，所以用到python调用c动态库。

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# 一、使用ctypes外部函数库 #

from ctypes import *

[ctypes官方文档][ctypes]  
ctypes is a foreign function library for Python. It provides C compatible data types, and allows calling functions in DLLs or shared libraries. It can be used to wrap these libraries in pure Python.

谷歌翻译：ctypes是Python的外部函数库。 它提供C兼容的数据类型，并允许在DLL或共享库中调用函数。 它可以用于将这些库包装在纯Python中。

# 二、编译.c程序在python中调用 #

## 1.编译.c程序 ##

因为我是在linux环境下编译使用的，所以要编译成.so文件（Windows下需要编译为.dll文件）。

在命令行输入

gcc net.c -shared -o net.so

但我的电脑会报错  
![在这里插入图片描述][20210317105300388.png]  
所以输入

gcc net.c -shared -o net.so -std=c99 -fPIC

编译成功  
根据.c文件名称不同更改net.c。

## 2.python中调用 ##

直接使用ctypes的方法LoadLibrary。

# python端代码
    from ctypes import *
    
    library = cdll.LoadLibrary("./net.so")
    library.main()

//c 端代码
    #inclue <stdio.h>
    void main(){ 
    print("*****************")
    }

执行结果

![在这里插入图片描述][20210317113232710.png]  
至此已经成功调用c语言程序

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## 3.使用.c程序中的局部变量 ##

这里是我卡的最久的地方，因为我需要的数据在c里是一个数组，可以在执行c的时候printf打印出来，但是我不知道如何在python中使用这些数据。  
需要的数据是六维力传感器六个维度的测量值：  
![20210317113753597.png][]  
虽然是用python执行打印出来的，但是这些是.c里的局部变量，执行完调用的c程序就没了。  
一开始我尝试用return返回一个数组，python里面接收这个函数的返回值，但是怎么弄都只能接受int类型的返回值，也就只能返回数组里一个元素的值。后来把打算把这些数据转换为str字符串的类型，中间使用“ ”或者“|”分隔开，然后进行返回。  
结果还是以失败告终。  
不断的查找资料，结果不是讲的太浅（没怎么将数据类型之间的转换），就是讲的太深，实在是看不懂别人的程序（因为我比较菜）。  
最后找到了这一篇，非常感谢作者  
[Python调用c/c++动态库（一）][Python_c_c]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2d1b2ppbmd5dWUxMjM_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
看到这个地方，才真正解决了我的问题，虽然我写的还是很low，但终于可以把我需要的数据送到python程序里了。  
下面是ATI提供的.c程序，我仅仅修改了主函数的输入值，以便输出给我python程序，最下面注释掉的部分是我尝试的过程。

/* Simple demo showing how to communicate with Net F/T using C language. */
    
    #include <arpa/inet.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netdb.h>
    #include <string.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    #define PORT 49152 /* Port the Net F/T always uses 通常使用端口*/
    #define COMMAND 2 /* Command code 2 starts streaming 命令代码2开始流*/
    
    /* Typedefs used so integer sizes are more explicit 使用Typedefs使整数大小明确*/
    typedef unsigned int uint32;
    typedef int int32;
    typedef unsigned short uint16;
    typedef short int16;
    typedef unsigned char byte;
    typedef struct response_struct { 
    	uint32 rdt_sequence;
    	uint32 ft_sequence;
    	uint32 status;
    	int32 FTData[6];
    } RESPONSE;
    
    int main(int * a,int * b,int * c ,int * d,int * e,int * f) { 
    	int socketHandle;			/* Handle to UDP socket used to communicate with Net F/T. 处理用于Net F/T通讯的UDP套接字*/
    	struct sockaddr_in addr;	/* Address of Net F/T. Net F/T的ip地址*/
    	struct hostent* he;			/* Host entry for Net F/T. Net F/T的主机条目*/
    	byte request[8];			/* The request data sent to the Net F/T. 发送到Net F/T的请求数据*/
    	RESPONSE resp;				/* The structured response received from the Net F/T. 从Net F/T接受到的结构体*/
    	byte response[36];			/* The raw response data received from the Net F/T. 从Net F/T接受到的原始数据*/
    	int i;						/* Generic loop/array index. 通用 环/数组 索引*/
    	int err;					/* Error status of operations. 操作错误状态*/
    	char* AXES[] = {  "Fx", "Fy", "Fz", "Tx", "Ty", "Tz" };	/* The names of the force and torque axes. */
    
    
    	/* Calculate number of samples, command code, and open socket here. 计算样本数 命令代码 打开socket*/
    	socketHandle = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    	if (socketHandle == -1) { 
    		exit(1);
    	}
    
    	*(uint16*)&request[0] = htons(0x1234); /* standard header. 标准头*/
    	*(uint16*)&request[2] = htons(COMMAND); /* per table 9.1 in Net F/T user manual. 根据用户手册表9.1*/
    	*(uint32*)&request[4] = htonl(1); /* see section 9.1 in Net F/T user manual. 用户手册9.1节*/
    
    	/* Sending the request. 发送请求*/
    	he = gethostbyname("192.168.1.1");
    	memcpy(&addr.sin_addr, he->h_addr_list[0], he->h_length);
    	addr.sin_family = AF_INET;
    	addr.sin_port = htons(PORT);
    
    	err = connect(socketHandle, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    	if (err == -1) { 
    		exit(2);
    	}
    	send(socketHandle, request, 8, 0);
    
    	/* Receiving the response. 接受响应*/
    	recv(socketHandle, response, 36, 0);
    	resp.rdt_sequence = ntohl(*(uint32*)&response[0]);
    	resp.ft_sequence = ntohl(*(uint32*)&response[4]);
    	resp.status = ntohl(*(uint32*)&response[8]);
    	for (i = 0; i < 6; i++) { 
    		resp.FTData[i] = ntohl(*(int32*)&response[12 + i * 4]);
    	}
    
    	/* Output the response data. 输出响应数据*/
    	int guo[6];
    	//printf("Status: 0x%08x\n", resp.status);
    	for (i = 0; i < 6; i++) { 
    		printf("%s: %d\t\n", AXES[i], resp.FTData[i]);
    		guo[i] = resp.FTData[i];
    	}
    	*a = guo[0];
    	*b = guo[1];
    	*c = guo[2];
    	*d = guo[3];
    	*e = guo[4];
    	*f = guo[5];
    	return 0;
    
    
    // char str[50]={'\0'};
    // char stm[50]={'\0'};
    // for(int s = 0;s<6;s++)
    // { 
    // sprintf(str,"%d",guo[s]);
    // strcat(stm,str);
    // strcat(stm,"+");
    // }
    // printf("%s",stm);
    // int a = atoi(stm);
    // printf("%d",a);
    	
    // return a;
    	
    
    
    // return "hello123132132131321321321321";
    }

下面是python部分：

from ctypes import *
    
    
    library = cdll.LoadLibrary("./netft.so")
    sensorvalue = []
    
    def sensor():
        global sensorvalue
        library.main.argtypes = [POINTER(c_int)]
        library.main.restype = c_void_p
    
        a = c_int(0)
        b = c_int(0)
        c = c_int(0)
        d = c_int(0)
        e = c_int(0)
        f = c_int(0)
    
        library.main(byref(a),byref(b),byref(c),byref(d),byref(e),byref(f))
        print(a,b,c,d,e,f)
        print(type(a))
    
        sensorvalue = [a.value, b.value, c.value, d.value, e.value, f.value ]
        print(sensorvalue[0])
    
    sensor()
    print(sensorvalue[1])

至此，获取到了我想要的传感器数值，六维度数据放在列表sensorvalue\[6\]里面了。

# 总结 #

以上是我调用.c遇到的一些问题，花费了很久才解决，主要是对c的指针和对python数据类型转换不够了解，将来也会好好学习这一部分。  
下一阶段准备对这些数据进行使用，先做一个波形图，然后根据这些数据进行机器人姿态的调整。

更新：虚拟机一定要桥连！然后修改地址：  
ifconfig ens33 192.168.1.2 up  
就可以读取数值了

[ctypes]: https://docs.python.org/3.6/library/ctypes.html
[20210317105300388.png]: /images/20221022/71bc2316656b45a291e09880ce451528.png
[20210317113232710.png]: /images/20221022/13f3fddbea81437b88517e5f497dee7b.png
[20210317113753597.png]: /images/20221022/900db5328ef8455ea99380aac73442ca.png
[Python_c_c]: https://blog.csdn.net/giveaname/article/details/89811783?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control&dist_request_id=1328655.11459.16158908396212525&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-2.control
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