在 while 循环中绘制或 time.sleep 或 csv 保存数据会导致感测数据和从力传感器读取数据之间存在滞后

Posted 2023-02-19

【中文标题】在 while 循环中绘制或 time.sleep 或 csv 保存数据会导致感测数据和从力传感器读取数据之间存在滞后

【英文标题】：Plotting or time.sleep or csv saving datas in a while loop induces lags between sensed and read datas from a force sensor

【发布时间】：2021-12-27 15:04:43

【问题描述】：

我对使用 Python 很陌生。我需要它从插入 COMPORT (6) 的力传感器获取串行数据。使用下面的代码，我可以毫无问题地将数据存储在列表中并在之后保存。我还可以打印每个数据而不会注意到任何延迟。

但是，当我尝试在我的 while 循环中实现绘图时，在我触摸传感器和写入数据的时间（从几秒到几十秒）之间会出现一个相当烦人的变化。我首先认为这是因为 matplotlib 是一个消耗内存的库，但即使我添加了简单的行“time.sleep(0.00001)”，与采集速率（60 FPS）相比，这是一个非常短的暂停，我得到了相同的结果滞后。我还尝试将数据保存在 csv 文件中，并使用多进程在不同的函数中绘制数据，但即使保存数据也会触发滞后。

这是有问题的，因为可视化我的实时数据是我实验的重要组成部分。 有人可以帮我解决这个特定问题吗？

非常感谢。

import serial
import struct
import platform
import multiprocessing

import time
import numpy as np
import csv
# from pylab import *
import matplotlib.pyplot as plt



class MeasurementConverter:
    def convertValue(self, bytes):
        pass


class ForceMeasurementConverterKG(MeasurementConverter):
    def __init__(self, F_n, S_n, u_e):
        self.F_n = F_n
        self.S_n = S_n
        self.u_e = u_e

    def convertValue(self, value):
        A = struct.unpack('>H', value)[0]
        # return (A - 0x8000) * (self.F_n / self.S_n) * (self.u_e / 0x8000)
        return self.F_n / self.S_n * ((A - 0x8000) / 0x8000) * self.u_e * 2


class GSV3USB:
    def __init__(self, com_port, baudrate=38400):
        com_path = f'/dev/ttyUSBcom_port' if platform.system(
        ) == 'Linux' else f'COMcom_port'
        # print(f'Using COM: com_path')
        self.sensor = serial.Serial(com_path, baudrate)
        self.converter = ForceMeasurementConverterKG(10, 0.499552, 2)



    def read_value(self):
        self.sensor.read_until(b'\xA5')
        read_val = self.sensor.read(2)
        return self.converter.convertValue(read_val)



   
            
# initialization of datas
gsv_data=[]
temps=[]
t_0=time.time()




def data_gsv():
    dev = GSV3USB(6)
    # fig=plt.figure()
    # ax = fig.add_subplot(111)
    i=0
    # line1, = ax.plot(temps, gsv_data)

    try:
        while True:
            

            gsv_data.append(dev.read_value())
            t1=time.time()-t_0
            temps.append(t1)
            
            
            # I can print the datas without noticing any lags
            print(dev.read_value())   
            # I cannot plot the datas without noticing any lags
            plt.plot(temps,gsv_data)
            plt.draw ()
            plt.axis([temps[i]-6,temps[i]+6,-2,10])
            plt.pause(0.00001)
            plt.clf()
            i=i+1
            # I cannot pause without noticing any lags
            time.sleep(0.0001)
            # I cannot save datas without noticing any lags
            with open('student_gsv.csv', 'w') as f: 
                write = csv.writer(f) 
                write.writerow(gsv_data)                 
            
 
    except KeyboardInterrupt:
        print("Exiting")
        return



if __name__ == "__main__":
    data_gsv()``` 

【参考方案1】：

您的主循环的构造方式是，每次使用 gsv_data.append(dev.read_value()) 获取值时，都会再次绘制该图。这可能需要时间，如果测量设备 (GSV-3 USB) 发送测量数据的数据频率非常高 - 比如说 >10 帧/秒 - 你会得到这些“滞后”。

我会降低情节更新率：

将测量数据附加到数组中（就像您已经做的那样） 使用计数器或比较时间差来获得大约每秒 4 次 (250ms) 的绘图更新率。这是人眼经常使用的更新速率。