最近在做设备时需要用电脑对IMU的数据进行提取和分析，但发现目前该模块主要都是基于嵌入式给出的库函数，或者基于Linux系统的程序，目前在该方面的基于Windows系统和Python的解决方案几乎为空白，尝试弥补。
同时该.py程序移植至树莓派，测试良好

IMU的连接方式

我这里使用的是正点原子的ATK-IMU901型号，使用USB转串口进行数据传输。其中VCC接5V供电，GND接GND，RX接TX，TX接RX，接入电脑，可以使用串口调试助手进行端口号检测和IMU设置，具体的通信协议在用户手册里均有，大家可以去官网自行下载用户手册，且大部分IMU的通信协议是相同的，觉得一通百通。

传感器数据的读取

传感器是以字节流的形式进行数据的传输，通常数据是以16进制2字节的数字进行传输，但通过Python中serial的数据读取，还要再经过binascii进行转换才能得到我们想要的数据。
注：我使用的该型号IMU的波特率为115200，不同传感器的波特率不同，请注意。

ser = serial.Serial("com5", 115200)
while True:
	recv_data = ser.readline()
    data = str(binascii.b2a_hex(ser.readline()))

2字节16位补码的坑

传感器回传的数据为2字节补码形式，注意，是补码！！
而我查遍了百度发现Python的解码形式都是默认为原码进行解码
例如：

int(“number”,16)

如果number为"0x56",那么万事大吉，如果第一位的数字大于7，该函数返回的仍然为正数，但以补码格式读取该数字为负数，而非正数
于是我自己写了一个补码转原码的函数才得以解决

def byte16ToInt(byte16):
    # 补码转换为原码
    if (byte16 & 0x80) == 0:
        r = byte16
    else:
        byte16 = byte16 ^ 0xff
        byte16 = byte16 + 1
        r = -byte16
    return r

代码

模块讲解

1.分割模块
由于通过函数*binascii.b2a_hex（）*得到的数据为16位无限长，所以通过该函数将数据以两字节长度进行分割：

def setChars(OData):
    # 将字符串转换为字符组格式，并还原每一行
    asd = []
    i = 0
    TLong = len(OData)
    while OData[i + 1] is not None:
        asd.append(OData[i:i + 2])
        i = i + 2
        if i >= TLong:
            break
    return asd

2.转码模块
将反码转换为原码，具体原因前文有提：

def byte16ToInt(byte16):
    # 补码转换为原码
    if (byte16 & 0x80) == 0:
        r = byte16
    else:
        byte16 = byte16 ^ 0xff
        byte16 = byte16 + 1
        r = -byte16
    return r

3.转位函数
IMU反馈的函数为16进制数字，需要转为10进制数据进行计算

def NumChange2(OData):
    TLong = len(OData)
    i = 0
    asd = []
    while TRUE:
        a = 0x00 + 16 * dic[OData[i][0]] + dic[OData[i][1]]
        b = byte16ToInt(a)
        asd.append(b)
        i = i + 1
        if i == TLong:
            break
    return asd

完整代码

后续代码注释均有注解，就不一一讲解了。
该代码能成功读取IMU的x，y，z轴的角度、加速度、角加速度以及四元数，但系统还能返回磁力计和气压计数据，由于不需要，故没有添加相关的算法模块。
以下是程序的完整代码：

import serial
from tkinter import *
import binascii
import sys

dic = {
    '0': 0, '1': 1, '2': 2,
    '3': 3, '4': 4, '5': 5,
    '6': 6, '7': 7, '8': 8,
    '9': 9, 'a': 10, 'b': 11,
    'c': 12, 'd': 13, 'e': 14,
    'f': 15,
}


def setChars(OData):
    # 将字符串转换为字符组格式，并还原每一行
    asd = []
    i = 0
    TLong = len(OData)
    while OData[i + 1] is not None:
        asd.append(OData[i:i + 2])
        i = i + 2
        if i >= TLong:
            break
    return asd


def byte16ToInt(byte16):
    # 补码转换为原码
    if (byte16 & 0x80) == 0:
        r = byte16
    else:
        byte16 = byte16 ^ 0xff
        byte16 = byte16 + 1
        r = -byte16
    return r


def NumChange2(OData):
    TLong = len(OData)
    i = 0
    asd = []
    while TRUE:
        a = 0x00 + 16 * dic[OData[i][0]] + dic[OData[i][1]]
        b = byte16ToInt(a)
        asd.append(b)
        i = i + 1
        if i == TLong:
            break
    return asd


def searchFF1(OData):
    # 检索角度数据并反馈数据流
    for i in range(len(OData) - 12):
        if OData[i:i + 3] == ["55", "55", "01"] and i + 11 <= len(OData):
            Slop = OData[i + 4:i + 10]
            for m in range(len(Slop)):
                Slop[m] = byte16ToInt(0x00 + 16 * dic[Slop[m][0]] + dic[Slop[m][1]])
            getSloop(setSloop(Slop))
            OData[:i] = []


def setSloop(OData):
    # 角度算法，数组有三个模块，分别为x,y,z方向的角度
    return [round((byte16ToInt(OData[1]) << 8 | byte16ToInt(OData[0])) / 32768 * 180, 3),
            round((byte16ToInt(OData[3]) << 8 | byte16ToInt(OData[2])) / 32768 * 180, 3),
            round((byte16ToInt(OData[5]) << 8 | byte16ToInt(OData[4])) / 32768 * 180, 3)]


def getSloop(OData):
    # 得到角度度数
    if OData:
        sys.stdout.write(
            "X轴的角度为：" + str(OData[0]) + "\t" + "Y轴的角度为：" + str(OData[1]) + "\t" + "Z轴的角度为：" + str(OData[2]) + "\n")


if __name__ == '__main__':
    print("开始测试：")
    ser = serial.Serial("com3", 115200)
    print("获取句柄成功，进入循环：")
    count = 0
    data = []
    while True:
        Fdata = str(binascii.b2a_hex(ser.readline()))
        Fdata = Fdata[2:-1]
        Fdata = setChars(Fdata)
        data.extend(Fdata)
        searchFF1(data)
        # print(data)
        count = count + 1
        if count == 100:
            break