求助：python樹莓派多線程編程

jiaxv

小弟初接觸樹莓派，想給孩子做一個(gè)孵化小雞的孵化箱。構(gòu)想是用5個(gè)18b20溫度傳感器分布于箱子內(nèi)不同位置讀取箱內(nèi)溫度，根據(jù)讀取到的溫度來通過gpio引腳控制繼電器線包，繼而控制電熱絲加熱，或者控制風(fēng)扇來降溫。如果箱內(nèi)溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，則保持恒溫（不加熱也不降溫）。同時(shí)還有l(wèi)cd1602用來顯示孵化時(shí)間/剩余時(shí)間等，7段數(shù)碼管組依次顯示5個(gè)溫度值，三色led顯示加熱/降溫/恒溫狀態(tài)，以及定時(shí)寫入web頁，開啟一個(gè)簡(jiǎn)單web server，可以通過電腦手機(jī)等遠(yuǎn)程查看狀態(tài)。主控程序結(jié)構(gòu)大概如下：

1. 
   
2. main():
   
3.     while 1:
   
4.         temp_lists=temp_get()//讀取傳感器的值到一個(gè)list
   
5.         temp_avg=get_avg(temp_lists)//計(jì)算溫度平均值
   
6.         if (temp_avg>temp_max):
   
7.             dis_hot() //若平均值大于設(shè)定上限，則持續(xù)降溫
   
8.         elif (temp_avg<temp_min):
   
9.            hot() //若平均值小于下限，則持續(xù)加熱
   
10.        else:
    
11.            keep_warming() //否則保溫（不加熱也不降溫）
    
12.        temp_display() //在數(shù)碼管上依次顯示5個(gè)傳感器溫度以及平均溫度，每秒1個(gè)，共耗時(shí)6秒
    

復(fù)制代碼

初步的程序已經(jīng)調(diào)試通過，基本運(yùn)行正常，但發(fā)現(xiàn)一個(gè)致命的問題是：數(shù)碼管顯示子程序因?yàn)橐�每�?秒依次顯示5組溫度和平均溫度，所以這個(gè)子程序需要花費(fèi)6秒的時(shí)間。在這個(gè)子程序6秒的執(zhí)行過程中，加熱或降溫子程序已經(jīng)持續(xù)運(yùn)行了6秒，有可能會(huì)使溫度大大超出設(shè)定范圍。所以想要把這個(gè)耗時(shí)較多的溫度顯示子程序設(shè)為多線程并發(fā)執(zhí)行，使得它不要阻塞主程序中的其他部分。
我在網(wǎng)上看了不少關(guān)于python多線程的例子，也做了些試驗(yàn)，但一直也沒能理出個(gè)頭緒，所以還請(qǐng)諸位大俠打個(gè)幫手，畢竟已經(jīng)答應(yīng)了孩子，而且孩子都給小伙伴們?cè)S出贈(zèng)送小雞的承諾了。
火線求助！萬分感謝�。�！

Windows19

進(jìn)來看看后，感覺很厲害的樣子，看來樓主是搞科研的，這么有科學(xué)性，意義性的實(shí)驗(yàn)，在此預(yù)祝樓主取得成功哈。
但這個(gè)py版塊，很多真正py高手估計(jì)都很少時(shí)間上來，樓主可能要耐心點(diǎn)等待一下py高手到來

amduroncn

你應(yīng)該建立一個(gè)線程同步事件，一個(gè)資源為1臨界資源的訪問的信號(hào)量


主線程 申請(qǐng)能臨界區(qū)的使用-》測(cè)溫》釋放臨界區(qū)訪問-》發(fā)通知-》-----loop
顯示線程 收通知-》重置事件-->申請(qǐng)臨界區(qū)使用權(quán)-》快速?gòu)?fù)制一個(gè)副本-》釋放臨界區(qū)資源使用-》顯示---loop


祝你小朋友成功孵出小雞！


以下是代碼

1. # -*- coding: utf-8 -*-
   
2. import threading
   
3. import time
   
4. import random
   
5. # 建立一個(gè)繼承threading的線程實(shí)現(xiàn)類
   
6. 
   
7. temp_lists = []
   
8. 
   
9. 
   
10. class DisplayClass(threading.Thread):
    
11.     def __init__(self):
    
12.         threading.Thread.__init__(self)
    
13.         #  初始化各種變量
    
14. 
    
15.     def run(self):
    
16.         while 1:
    
17.             ready.wait()  # 等待測(cè)溫事件完成通知
    
18.             ready.clear()  # 重置事件
    
19.             sep.acquire()  # 對(duì)臨界區(qū)訪問，速度復(fù)制一個(gè)副本，
    
20.             tmplists = temp_lists
    
21.             tmpavg = temp_avg
    
22.             sep.release()  # 釋放臨界區(qū)訪問
    
23.             print(u"顯示溫度"+str(tmplists)+ u",平均溫度:"+str(tmpavg))
    
24.             time.sleep(6)
    
25. 
    
26. 
    
27. def temp_get():
    
28.     # random.random()
    
29.     temp_lists.append(random.random()*65)
    
30.     if len(temp_lists) > 6:
    
31.         temp_lists.pop(0)
    
32.     return temp_lists
    
33. 
    
34. 
    
35. def get_avg(l):
    
36.     return sum(l)/len(l)
    
37. 
    
38. 
    
39. def dis_hot():
    
40.     pass
    
41. 
    
42. 
    
43. def keep_warming():
    
44.     pass
    
45. 
    
46. 
    
47. def hot():
    
48.     pass
    
49. 
    
50. def main():
    
51.     global temp_lists
    
52.     global temp_avg
    
53.     global ready
    
54.     global sep;
    
55.     temp_max = 40
    
56.     temp_min = 35
    
57.     ready = threading.Event()
    
58.     sep = threading.Semaphore(1)
    
59.     ready.clear()
    
60.     threaddisdis = DisplayClass()
    
61.     threaddisdis.start()
    
62.     while 1:
    
63.         sep.acquire()
    
64.         temp_lists = temp_get()  # 讀取傳感器的值到一個(gè)list
    
65.         temp_avg = get_avg(temp_lists)  # 計(jì)算溫度平均值
    
66.         sep.release()
    
67. # 發(fā)出通知顯示線程可以執(zhí)行
    
68.         ready.set()
    
69. 
    
70.         if temp_avg > temp_max:
    
71.             dis_hot()  # 若平均值大于設(shè)定上限，則持續(xù)降溫
    
72.             print(u'降溫')
    
73.         elif temp_avg < temp_min:
    
74.             hot()  # 若平均值小于下限，則持續(xù)加熱
    
75.             print(u'加熱')
    
76.         else:
    
77.             keep_warming()   # 否則保溫（不加熱也不降溫）
    
78.             print(u'保溫')
    
79.         time.sleep(1)
    
80. if __name__ == "__main__":
    
81.     main()

復(fù)制代碼

jiaxv

回復(fù) 2# Windows19

謝謝您的關(guān)注，厲害可不敢當(dāng)，接觸python的時(shí)間不多，所以有點(diǎn)一籌莫展了。
   

jiaxv

回復(fù) 3# amduroncn


非常感謝您如此具體的指教和幫助！我這就去試試看。關(guān)于python的多線程編程，我還只停留在start,join和setdeamon等函數(shù)上，希望能進(jìn)一步請(qǐng)教您。謝謝！

amduroncn

不用客氣，我也是初學(xué)。從你的描敘來看，6秒就會(huì)使溫度超出范圍，可見你的發(fā)熱絲，功率貎似得大啊。何不使用PWM控制發(fā)熱絲，發(fā)熱絲可以用低壓的發(fā)熱絲（安全），結(jié)合PID控制，可把溫度做得很恒定喲。你現(xiàn)在的方案，繼電器會(huì)經(jīng)常動(dòng)作嗎？

bskay

import multiprocessing

def main():
    pool = multiprocessing.Pool(5)
    old = 0,0
    while 1:
        temp_lists=temp_get()#讀取傳感器的值到一個(gè)list
        temp_avg=get_avg(temp_lists)#計(jì)算溫度平均值
        if (temp_avg>temp_max):
            dis_hot() #若平均值大于設(shè)定上限，則持續(xù)降溫
        elif (temp_avg<temp_min):
            hot() #若平均值小于下限，則持續(xù)加熱
        else:
            keep_warming() #否則保溫（不加熱也不降溫）
        if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue
        old = (temp_lists,temp_avg) #控制一下不要做可有可無的調(diào)用
        pool.apply_async(temp_display)
        ##temp_display() #在數(shù)碼管上依次顯示5個(gè)傳感器溫度以及平均溫度，每秒1個(gè)，共耗時(shí)6秒

amduroncn

bskay 發(fā)表于 2016-03-29 15:06
import multiprocessing

def main():

說下這個(gè)思路的幾個(gè)問題
1數(shù)碼管與液晶不同，它是一個(gè)需要不停掃描才能顯示顯示的器件，如果幾個(gè)溫度相同，就不進(jìn)行顯示，數(shù)碼管會(huì)沒有輸出。當(dāng)然1602是可以正常顯示的。  

所以
if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue
old = (temp_lists,temp_avg) #控制一下不要做可有可無的調(diào)用
對(duì)數(shù)碼管來說是錯(cuò)誤的，它會(huì)導(dǎo)致數(shù)碼管無顯示。

2.bskay使用了進(jìn)程池，這可以充分利用多核cpu的各個(gè)核心，但bskay開了5個(gè)進(jìn)程，這是沒必要的且是錯(cuò)誤的。主線程的一個(gè)loop是很快的（不加sleep，測(cè)5個(gè)18b20，最多ms級(jí)吧），而顯示進(jìn)程是很慢的，主線程一個(gè)loop下來，就會(huì)有一個(gè)進(jìn)程被產(chǎn)生出來（＜=5）基本上瞬間就會(huì)使進(jìn)程池滿掉，造成主線程阻塞。

而且依樓主意思樓主只有一個(gè)數(shù)碼管，是依次做的掃描。btw，你得把數(shù)據(jù)傳進(jìn)去，否則進(jìn)程顯示什么呢？

bskay

回復(fù) 8# amduroncn


主線程一個(gè)loop下來，就會(huì)有一個(gè)進(jìn)程被產(chǎn)生出來（＜=5）基本上瞬間就會(huì)使進(jìn)程池滿掉，造成主線程阻塞。

最好先實(shí)地驗(yàn)證一下,驗(yàn)證過是沒有關(guān)系的


if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue

只是相同的不去顯示,因?yàn)榍耙淮蔚娘@示過程可能還沒有完成,沒有什么影響(邏輯上肯定沒有問題的,如果長(zhǎng)時(shí)間保持恒溫..做不做都沒有關(guān)系的)

amduroncn

回復(fù) 9# bskay


    以前看到apply_async說是池滿了，會(huì)阻塞主線程。實(shí)驗(yàn)了一下不會(huì)。我說錯(cuò)了。這個(gè)方法可行，只要將POOL(1)即可。