PythonでArduinoから送られてきた値をリアルタイムで処理したい

Question

タイトルにもあるように、PythonでArduinoから取得した値をリアルタイムで処理したいです。

具体的には、Arduinoから送られてくるデータをPythonの方で5秒おきに取得して、一定時間毎にそのデータをデータベースの方に保存したいです。

現時点でのPythonのコードは以下のようになっていて、Arduinoが起動している間はずっとwhileループを回るようになっています。

適当に変数iなどを設置して、ループの回数に応じて何回かに一回データベースに保存すればどうにかなるとは思うのですが、これはプログラム的に大丈夫でしょうか。

リアルタイム処理をしたことがないのでご教授いただけるとありがたいです。

# coding:utf-8
import time
import serial
import sys
import matplotlib.pyplot as plt
import re
import datetime


if __name__ == "__main__":
    ser = serial.Serial()
    ser.baudrate = 9600  # ArduinoのSerial.beginで指定した値
    ser.timeout = 0  # タイムアウトの時間
    ser.port = "COM6"  # Arduinoのポート番号

    # 開いてみる
    try:
        ser.open()
        print("open " + ser.port)
    except:
        print("can't open" + ser.port)
        sys.exit(0)

    i = 0
    DATASETS = {
        'TIME': [],
        'CO2': [],
    }
    regex = re.compile('\d+.?\d+')

    # ちゃんと開けていたらループに入る
    while ser.is_open:
        s = ser.readline(100).decode()
        if s != "":
            s2 = regex.findall(s)

            now_time = str(datetime.datetime.now().time())[:8]
            DATASETS['TIME'].append(now_time)
            DATASETS['CO2'].append(s2)

            print('DATE: ', now_time)
            print('CO2: ', s2, '[ppm]')

        time.sleep(5.0)  # 5秒待つ

    print("serial connection closed")

Comments

[quickquip]

リアルタイムという語は使わずに客観的なスペック（要求仕様）を書いた方がいいですよ。
マイクロ秒単位を想像する人から、秒単位を想像する人まで、分野によって感じ方がぜんぜん違う、やっかいな単語です。

Answer 1

これはプログラム的に大丈夫でしょうか。

大丈夫かどうかはそのプログラムだけを見てもわかりません。
単純に考えて、Arduino側が5秒間に1行を超えるデータを吐き出せば、データがどんどん溜まっていって破綻することになるでしょう。
また、よほどの時間データが湧き出し続けていれば、そのプログラムではメモリが一杯になるでしょう(現実的な時間かどうかは別ですが)。

どうにかなる

どういう状況をどうしたいと考えているのですか?

とにかく、データの湧き出しに対して、処理は次回のデータ湧き出しまでに処理を終えていなければいけません。追いつかないなら、適宜データを間引いて捨てるなりなんなりが必要です。

Answer 2

シリアル通信は、OSの内部である程度のバッファを持ってバッファリングするようになってます。
ですんで、シリアル通信するだけなら、数秒に一回の読み出しでも大丈夫です

ましかし、通信をリアルタイムでどーこーという場合はそれでは遅れが出ることになりますんで、ある程度頻繁にループを回す必要があります

提示のコードでは9600ボーですんで、１文字あたり約1msの転送時間となりますんで、１つのメッセージのバイト数と勘案してループ頻度を決めればいいと思います。

ということで、シリアル通信だけの処理のループじゃなくて、他のいろんな処理のループの合間にシリアルは処理させればいいかと思います

Comments

[Tomori_T]

すいません、シリアル通信の仕組みなどちゃんと理解していないのでいまいちピンときていないのんですけど、whileループ内にDB関連のコードもまとめて書いてしまっても大丈夫ということでしょうか？
それとも、ずっとループを回すのではなく、数秒に１回のペースでプログラムを実行するということでしょうか。

[y_waiwai]

まずはシリアル通信の仕組みをきちんと理解しましょう。はなしはそれからになります

単純に、シリアルから一つのメッセージを受信すればDBに保存、という繰り返しでいいのではないかとおもいますが。

[Tomori_T]

わざわざありがとうございます。
シリアル通信についてもう少し詳しく調べてみます。

質問はもうしばらくこのままにさせてもらいます。