Было бы проще, если бы вы использовали библиотеки, совместимые с Arduino <--> Python, чтобы обеспечить надежную и надежную связь между ними. Примером таких библиотек могут быть pySerialTransfer и SerialTransfer. .ч.

pySerialTransfer устанавливается с помощью pip и совместим с разными платформами. SerialTransfer.h работает на платформе Arduino и может быть установлен через диспетчер библиотек Arduino IDE.

Обе эти библиотеки имеют высокоэффективные и надежные алгоритмы пакетирования/анализа с простыми в использовании API.

Пример скрипта Python:

from time import sleep
from pySerialTransfer import pySerialTransfer as txfer

if __name__ == '__main__':
    try:
        link = txfer.SerialTransfer('COM17')

        link.open()
        sleep(2) # allow some time for the Arduino to completely reset

        while True:
            link.txBuff[0] = 'h'
            link.txBuff[1] = 'i'
            link.txBuff[2] = '\n'

            link.send(3)

            while not link.available():
                if link.status < 0:
                    print('ERROR: {}'.format(link.status))

            print('Response received:')

            response = ''
            for index in range(link.bytesRead):
                response += chr(link.rxBuff[index])

            print(response)

    except KeyboardInterrupt:
        link.close()

Пример скетча Arduino:

#include "SerialTransfer.h"

SerialTransfer myTransfer;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  myTransfer.begin(Serial);
}

void loop()
{
  myTransfer.txBuff[0] = 'h';
  myTransfer.txBuff[1] = 'i';
  myTransfer.txBuff[2] = '\n';

  myTransfer.sendData(3);
  delay(100);

  if(myTransfer.available())
  {
    // делаем что-то с полученными пакетными данными
  }
  else if(myTransfer.status < 0)
  {
    Serial.print("ERROR: ");

    if(myTransfer.status == -1)
      Serial.println(F("CRC_ERROR"));
    else if(myTransfer.status == -2)
      Serial.println(F("PAYLOAD_ERROR"));
    else if(myTransfer.status == -3)
      Serial.println(F("STOP_BYTE_ERROR"));
  }
}

Обратите внимание, что с помощью этих библиотек вы можете отправлять не только отдельные символы. С помощью библиотек можно передавать числа с плавающей запятой, целые числа, байты, массивы и даже структуры (или любую их комбинацию) в вашей программе! См. примеры в SerialTransfer.h для получения дополнительной информации

Теорию надежной последовательной связи см. в учебных пособиях Основы последовательного ввода и Расширенный последовательный ввод.

ИЗМЕНИТЬ:

Применяя приведенный выше пример к вашему случаю, вы можете использовать следующий код:

Питон:

import time
import struct
from pySerialTransfer import pySerialTransfer as txfer


def stuff_float(txfer_obj, val, start_pos=0):
    '''
    Description:
    ------------
    Insert a 32-bit floating point value into the (pySerialtxfer) TX
    buffer starting at the specified index

    :param txfer_obj: txfer - Transfer class instance to communicate over serial
    :param val:       float - value to be inserted into TX buffer
    :param start_pos: int   - index of TX buffer where the first byte of
                              the float is to be stored in

    :return start_pos: int - index of the last byte of the float in the TX
                             buffer + 1
    '''

    val_bytes = struct.pack('f', val)

    txfer_obj.txBuff[start_pos] = val_bytes[0]
    start_pos += 1
    txfer_obj.txBuff[start_pos] = val_bytes[1]
    start_pos += 1
    txfer_obj.txBuff[start_pos] = val_bytes[2]
    start_pos += 1
    txfer_obj.txBuff[start_pos] = val_bytes[3]
    start_pos += 1

    return start_pos


if __name__ == '__main__':
  try:
    link = txfer.SerialTransfer('COM17')

    link.open()
    time.sleep(2) # allow some time for the Arduino to completely reset
    base = time.time()

    while True:
      time.sleep(0.2)

      sent = time.time() - base
      stuff_float(link, sent)
      link.send(4)

      while not link.available():
        if link.status < 0:
          print('ERROR: {}'.format(link.status))

      response = ''
      for index in range(link.bytesRead):
        response += chr(link.rxBuff[index])

      print('SENT: {}'.format(sent))
      print('RCVD: {}'.format(response))
      print(' ')

  except KeyboardInterrupt:
    link.close()

Ардуино:

#include "SerialTransfer.h"


SerialTransfer myTransfer;


char buff[25];
char str[] = "I got this: %s%d.%04d";
float fromPython = 0;


void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  myTransfer.begin(Serial);
}

void loop()
{
  if(myTransfer.available())
  {
    ////////////////////////////////////////////////
    // обработка вызова из Python
    myTransfer.rxObj(fromPython, sizeof(fromPython));

    char sign = (fromPython < 0) ? '-' : ' ';
    uint16_t integer = fromPython;
    float tmpFrac = fromPython - integer;
    uint16_t decimal = trunc(tmpFrac * 10000);
    sprintf(buff, str, sign, integer, decimal);
    ////////////////////////////////////////////////

    ////////////////////////////////////////////////
    // отправить ответ
    myTransfer.txObj(buff, sizeof(buff));
    myTransfer.sendData(sizeof(buff));
    ////////////////////////////////////////////////
  }
}

Проверенный вывод Python:

SENT: 0.20032477378845215
RCVD: I got this: 0.2003

SENT: 0.4077117443084717
RCVD: I got this: 0.4077

SENT: 0.61326003074646
RCVD: I got this: 0.6132

Еще одно редактирование:

Вдохновленный ответом, присланным OP, я обновил библиотеку (1.2.0), включив в нее функции-члены tx_obj() и rx_obj(). Это позволит вам автоматически отправлять и получать практически любые стандартные типы объектов Python (включая списки и словари).

Пример кода Python:

import time
from pySerialTransfer import pySerialTransfer as txfer


if __name__ == '__main__':
    try:
        link = txfer.SerialTransfer('COM17')

        link.open()
        time.sleep(2) # allow some time for the Arduino to completely reset

        while True:
            send_size = 0

            ###################################################################
            # Send a list
            ###################################################################
            list_ = [1, 3]
            list_size = link.tx_obj(list_)
            send_size += list_size

            ###################################################################
            # Send a string
            ###################################################################
            str_ = 'hello'
            str_size = link.tx_obj(str_, send_size) - send_size
            send_size += str_size

            ###################################################################
            # Send a float
            ###################################################################
            float_ = 5.234
            float_size = link.tx_obj(float_, send_size) - send_size
            send_size += float_size

            ###################################################################
            # Transmit all the data to send in a single packet
            ###################################################################
            link.send(send_size)

            ###################################################################
            # Wait for a response and report any errors while receiving packets
            ###################################################################
            while not link.available():
                if link.status < 0:
                    if link.status == -1:
                        print('ERROR: CRC_ERROR')
                    elif link.status == -2:
                        print('ERROR: PAYLOAD_ERROR')
                    elif link.status == -3:
                        print('ERROR: STOP_BYTE_ERROR')

            ###################################################################
            # Parse response list
            ###################################################################
            rec_list_  = link.rx_obj(obj_type=type(list_),
                                     obj_byte_size=list_size,
                                     list_format='i')

            ###################################################################
            # Parse response string
            ###################################################################
            rec_str_   = link.rx_obj(obj_type=type(str_),
                                     obj_byte_size=str_size,
                                     start_pos=list_size)

            ###################################################################
            # Parse response float
            ###################################################################
            rec_float_ = link.rx_obj(obj_type=type(float_),
                                     obj_byte_size=float_size,
                                     start_pos=(list_size + str_size))

            ###################################################################
            # Display the received data
            ###################################################################
            print('SENT: {} {} {}'.format(list_, str_, float_))
            print('RCVD: {} {} {}'.format(rec_list_, rec_str_, rec_float_))
            print(' ')

    except KeyboardInterrupt:
        link.close()

    except:
        import traceback
        traceback.print_exc()

        link.close()

Пример кода Arduino:

#include "SerialTransfer.h"


SerialTransfer myTransfer;


void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  myTransfer.begin(Serial);
}


void loop()
{
  if(myTransfer.available())
  {
    // отправляем все полученные данные обратно в Python
    for(uint16_t i=0; i < myTransfer.bytesRead; i++)
      myTransfer.txBuff[i] = myTransfer.rxBuff[i];

    myTransfer.sendData(myTransfer.bytesRead);
  }
}