使用 pyqtgraph 和线程进行实时绘图

Posted 2023-03-25

【中文标题】使用 pyqtgraph 和线程进行实时绘图

【英文标题】：Real-Time-Plotting using pyqtgraph and threading

【发布时间】：2019-07-24 12:08:43

【问题描述】：

这有点长，第一部分只是对问题的描述，第二部分是我的“修复”是否正确的问题。

我从 python 编程开始。我创建了一个程序，它与读取我们熔化实验室熔炉温度的 Arduino 进行通信。然后在 PID 算法中使用温度，并将输出设置为 Arduino。通信是通过 pyserial 完成的。到目前为止，一切都有效，包括实时绘制温度信号、PID 变量等。该脚本包括一个主循环和 3 个线程（串行通信、一个从串行端口读取的数据移位器、来自 QWidget 的设定温度和 PID 算法的输出。这些值用于创建一个数组以在 pyqtgraph 中显示。最后，第三个线程将数据从 datashifter 转移到 QWidget。

当使用我的 Linux 笔记本时，一切正常，并且 GUI 从未停止更新。相比之下，当使用任何 Windows 主机时，我会遇到一些 pyqtgraphs 停止刷新的问题。这种行为很奇怪，因为我或多或少地同时设置了所有数据，使用相同的 numpy 数组（只是不同的列） - 有些图刷新时间更长（小时），有些更早停止（分钟）。在搜索了或多或少的漏洞之后 ;-) 我认为我发现了问题：它是从线程到 GUI 的数据传递。一些虚拟代码来解释发生了什么：

DataUpdaterToGUI(QThread):

#sets the QWidget from main loop
def setGUI(self, gui):
    self.gui = gui

def run()
    while True:
        with lock(): # RLock() Instance
           copyArray = self.dataArray[:] # copy the array from the shifter
           self.gui.plot1.copyArray(dataArray[:, 0], copyArray[:, 1])
           self.gui.plot2.copyArray(dataArray[:, 0], copyArray[:, 2])
           # self.gui.update()
           # QApplication.instance().processEvents() 

调用 self.gui.update() 和 processEvents() 都不会对结果产生任何影响：绘图会在一段时间后停止重绘（在 Windows 上）。

现在我有一个非常简单的例子，只是想确定我是否正确使用了线程。它工作正常，但我有一些问题：

信号槽方法是否复制传递的数据？ 为什么不需要调用QWidget的update()方法？ 使用信号时是否必须使用任何类型的锁？

---

class Main(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()

        self.layout = QGridLayout(self)
        self.graph = pg.PlotWidget()
        self.graph.setYRange(0,1000)
        self.plot = self.graph.plot()
        self.layout.addWidget(self.graph,0,0)
        self.show()

    def make_connection(self, data_object):
        data_object.signal.connect(self.grab_data)

    @pyqtSlot(object)
    def grab_data(self, data):
        print(data)
        self.plot.setData(data)


class Worker(QThread):
    signal = pyqtSignal(object)

    def __init__(self):
        super().__init__()

    def run(self):
        self.data = [0, 1]
        i = 2
        while True:
            self.data[1] = i
            self.signal.emit(self.data)
            time.sleep(0.01)
            i += 1

if __name__ == "__main__": 
    app = QApplication(sys.argv)

    widget = Main()
    worker = Worker()
    widget.make_connection(worker)
    worker.start()

    sys.exit(app.exec_())

【参考方案1】：

信号槽方法是否复制传递的数据？ 信号是线程安全的，并且在传输数据时会进行复制，因此数据之前的线程和使用它的线程（GUI Thread) 不会有冲突

为什么不需要调用QWidget的update()方法？ 其实pyqtgraph调用的是update方法，plot是一个PlotDataItem，所以如果我们查看setData()方法的源码, 它调用updateItems() 方法，在该方法中调用curve 或scatter 属性的setData() 方法（根据图形的类型），在曲线的情况下其setData() 方法调用updateData ()，updateData() 方法调用 update，在 scatter 的情况下，它的 setData() 方法调用 addpoint()，addPoints() 调用 invalidate()，而这个 invalidate() 方法调用 update()。

在使用信号时我必须使用任何类型的锁吗？不需要，因为信号是线程安全的，所以 Qt 已经设置了保护以避免冲突。

【讨论】：

非常感谢。我更改了脚本中的代码以通过信号传输数据。它工作（更好和更长），但是，在 Windows 上它停止（这一次，所有绘图同时停止）在 GUI 中的一些选项卡后停止。按键事件仍会更新 QLabel。你知道为什么会这样吗？编辑：重新标记并再次更新绘图一次。

@Leichti 如果没有minimal reproducible example，很难说出问题出在哪里，如果您需要提供 MCVE 的帮助

你是对的，对不起。但是，我最后的评论似乎不正确，程序现在运行没有任何问题！所以，对于所有其他有类似问题的人：使用信号和插槽！