ジャイロセンサが出力した角度をGUI上に出力したい

環境

Raspberry Pi 3 B+
python 3.7
ジャイロセンサ　MPU-6050

やりたいこと

ジャイロセンサの出力をGUI上に出力させたいです。
また、出力した角度を元にサーボモータを動かしたいです。

作成したコード

python
1import sys
2from PyQt5.QtWidgets import *
3from PyQt5.QtGui import *
4from PyQt5.QtCore import *
5import subprocess
6import time
7import numpy as np
8import RPi.GPIO as GPIO
9
10import smbus
11import math
12from time import sleep
13
14Servo_pin = 18
15
16
17
18class Tab1Widget(QWidget):
19
20    def __init__(self):
21        super().__init__() 
22        self.title = "ジャイロテスト"
23        self.left = 50
24        self.top = 50
25        self.width = 1300
26        self.height = 1200
27        self.initUI()
28        self.counter = 0
29
30    def initUI(self):
31
32        btn1 = QPushButton("スタート", self)
33        btn2 = QPushButton("ストップ", self)
34
35        btn1.clicked.connect(self.start )
36        btn2.clicked.connect(self.stop )
37
38        self.textbox3 = QLineEdit(self)
39        self.textbox4 = QLineEdit(self)
40        self.textbox5 = QLineEdit(self)
41
42
43        label2 = QLabel("ジャイロセンサ")
44        label3 = QLabel("ピッチ角")
45        label4 = QLabel("ロール角")
46        #label5 = QLabel("ヨー角")
47
48
49        layoutA = QGridLayout()
50        layoutA.addWidget(btn1,0,0)
51        layoutA.addWidget(btn2,0,1)
52        layoutA.addWidget(label3,1,0)
53        layoutA.addWidget(self.textbox3,1,1)
54        layoutA.addWidget(label4,2,0)
55        layoutA.addWidget(self.textbox4,2,1)
56        #layoutA.addWidget(label5,3,0)
57        #layoutA.addWidget(self.textbox5,3,1)
58
59
60        layoutB = QVBoxLayout()
61        layoutB.addWidget(label2)
62        layoutB.addLayout(layoutA)
63
64
65        self.setLayout(layoutB)
66
67        self.show()
68
69
70    def start(self):
71
72        #servo-setup
73        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
74        GPIO.setup(Servo_pin, GPIO.OUT)
75
76
77        self.startGyro()
78
79        timer = QTimer()
80        timer.timeout.connect(self.startGyro)
81        timer.start(100)
82
83
84    def startGyro(self):
85        DEV_ADDR = 0x68
86
87        ACCEL_XOUT = 0x3b
88        ACCEL_YOUT = 0x3d
89        ACCEL_ZOUT = 0x3f
90        TEMP_OUT = 0x41
91        GYRO_XOUT = 0x43
92        GYRO_YOUT = 0x45
93        GYRO_ZOUT = 0x47
94
95        PWR_MGMT_1 = 0x6b
96        PWR_MGMT_2 = 0x6c
97
98        bus = smbus.SMBus(1)
99        bus.write_byte_data(DEV_ADDR, PWR_MGMT_1, 0)
100
101
102        def read_word(adr):
103            high = bus.read_byte_data(DEV_ADDR, adr)
104            low = bus.read_byte_data(DEV_ADDR, adr+1)
105            val = (high << 8) + low
106            return val
107
108            # Sensor data read
109        def read_word_sensor(adr):
110            val = read_word(adr)
111            if (val >= 0x8000):         # minus
112                return -((65535 - val) + 1)
113            else:                       # plus
114                return val
115
116
117        def get_temp():
118            temp = read_word_sensor(TEMP_OUT)
119            x = temp / 340 + 36.53      # data sheet(register map)記載の計算式.
120            return x
121
122
123        def getGyro():
124            x = read_word_sensor(GYRO_XOUT)/ 131.0
125            y = read_word_sensor(GYRO_YOUT)/ 131.0
126            z = read_word_sensor(GYRO_ZOUT)/ 131.0
127            return [x, y, z]
128
129
130        def getAccel():
131            x = read_word_sensor(ACCEL_XOUT)/ 16384.0
132            y= read_word_sensor(ACCEL_YOUT)/ 16384.0
133            z= read_word_sensor(ACCEL_ZOUT)/ 16384.0
134            return [x, y, z]
135
136        ax, ay, az = getAccel()
137        gx, gy, gz = getGyro()
138
139        #print ('{0:4.3f},   {0:4.3f},    {0:4.3f},     {0:4.3f},      {0:4.3f},      {0:4.3f},' .format(gx, gy, gz, ax, ay, az))
140        Roll = math.atan(ay/az) * 57.324 #57.324 = 360/2π であり、rad から ° に変換
141        Pitch = math.atan(-ax / math.sqrt( ay* ay+ az*az ) ) * 57.324
142
143        #pitch = math.atan(-ax / (ay*math.sin(roll) + az*math.cos(roll)))
144
145        #print('{0:4.3f},   {0:4.3f},' .format(pitch, roll))
146
147        #ピッチ角によるサーボモーター駆動
148
149
150        #角度からデューティ比を求める関数
151        def servo_angle(angle):
152            duty = 2.5 + (12.0 - 2.5) * (angle + 90) / 180   #角度からデューティ比を求める
153            Servo.ChangeDutyCycle(duty)     #デューティ比を変更
154
155            #ピッチ角によるサーボモーター駆動
156        Servo = GPIO.PWM(Servo_pin, 50)
157        Servo.start(0)
158        servo_angle(round(Pitch)*(-1))
159
160
161        pitch = str(round(self.Pitch))
162        self.textbox3.setText(pitch + "°")
163
164        roll = str(round(self.Roll))
165        self.textbox4.setText(roll + "°")
166
167    def stop(self):
168        Servo.stop()
169        GPIO.cleanup()
170
171if __name__ == "__main__":
172    app = QApplication(sys.argv)
173    ex = Tab1Widget()
174    sys.exit(app.exec_())

状況

作成したGUGIで「スタート」ボタンを押すと、
161行目の

pitch = str(round(self.Pitch))

で
AttributeError: 'Tab1Widget' object has no attribute 'Pitch'

と出てきます。
しかし、141行目で

Pitch = math.atan(-ax / math.sqrt( ay* ay+ az*az ) ) * 57.324

とPitchを出していると思うのですが、何がいけないのでしょうか？

また、その他気になる点などあれば、教えていただけますと幸いです。

行動規範の内容に同意します

回答2件

タイマーの動作確認用のコードです

python
1from PyQt5.QtCore import QTimer
2from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QLabel
3
4
5class View(QLabel):
6    def __init__(self):
7        super().__init__()
8
9        self.count = 0
10
11        timer = QTimer()
12        timer.timeout.connect(self.countUp)
13        timer.start(1000)
14
15        # `timer` はローカル変数なので、この後直ぐに破棄される
16
17    def countUp(self):
18        # print("Count")
19
20        self.count += 1
21        self.setText("Count: {}".format(self.count))
22
23
24
25def main():
26    import sys
27    app = QApplication(sys.argv)
28
29    view = View()
30    view.show()
31
32    sys.exit(app.exec_())
33
34if __name__ == '__main__':
35    main()
36

解決策A: QObject の親を指定する

python
1        timer = QTimer(self)
2        timer.timeout.connect(self.countUp)
3        timer.start(1000)

親オブジェクトが破棄されるまで生存します。

解決策B: インスタンス変数へ保存

python
1        timer = QTimer()
2        timer.timeout.connect(self.countUp)
3        timer.start(1000)
4
5        self.timer = timer

インスタンスが有効な間、timer も生存します。

詳細は微妙に違います。現状ではそれ程気にする必要はありませんが、

例えば、timer をストップしたい場合、後からどのように timer を参照するか考えて見て下さい。
後から再度参照する場合はインスタンス変数にした方が便利です。
A の方法の場合は、objectName という引数で名前を付けて、後から探索可能にしたりします。

投稿2020/07/09 11:02

teamikl

総合スコア8760

noooooooob

2020/07/09 11:09

すごく丁寧な回答ありがとうございます。今後QTimerを活用する際、ぜひ参考にさせていただきます！

行動規範の内容に同意します

ベストアンサー

Pitch はローカル変数
self.Pitch はインスタンス変数

「self」は、他言語の「this」の様に省略可能ではありません。

エラーの解決策: self.Pitch -> Pitch
代入しているのはローカル変数のPitch なので、
self.Pitch ではなく、Pitch を使いましょう。

投稿2020/07/09 09:58

teamikl

総合スコア8760

noooooooob

2020/07/09 10:01

回答ありがとうございます。出力されるようになりました。

noooooooob

2020/07/09 10:46 編集

しかし、角度が一度しか出力されません 0.1秒おきに出力するにはどうしたらよいのでしょうか

noooooooob

2020/07/09 10:46 編集

サーボモータも動きません

teamikl

2020/07/09 10:32

> 一度しか出力してくれません。タイマーで呼ばれる関数が正常に呼ばれているか、print文等で確認しましょう。一度しか表示されないのは、 `timer` はローカル変数で、関数の実行が終わった後に破棄される為だと思います。２通り方法があります。どちらかで解決するはずです。対策A: QTimer() -> QTimer(self) 引数に親オブジェクトを指定対策B: ローカル変数をインスタンス変数に保存して見て下さい。 self.timer = timer > サーボモータも動いてくれません。 GPIOについては触ったことがないので解りませんが、デバッグ方法として print文等でコードが意図通り呼ばれているかどうかを確認してください。＞気になる点 read_byte_data が処理をブロッキングする(入力がない場合に止まる)ことはありませんか？

noooooooob

2020/07/09 10:44 編集

回答ありがとうございます。ベストアンサーにしてしまったら、コメントがteamikl様へ届かないのだと思い、新たに質問しようとしてしまいました。また、読まれないであろうコメントに質問文を投げかけると混乱すると思い、「このコメントは消されました」と入力してしまいました。コメントは戻しておきます

teamikl

2020/07/09 10:52

Timer に関しては、ローカル変数 <=> インスタンス変数の違いの延長で、変数の指すオブジェクトの生存期間が影響してると思われます。 GPIOに関しては、新たに質問された方が良いかもしれませんね。一応、タイマーの部分が解消すれば治るかもしれないので、 GPIOのコードが意図通り呼ばれてるかどうかだけでも確認しましょう。

noooooooob

2020/07/09 10:54

コンピュータ言語を学び始めて日が浅いため、無知で申し訳ありません。対策Aの　引数に親オブジェクトを指定とは、この場合、どこを指すのでしょう？サーボモータに関しまして、 >servo_angle(round(Pitch)*(-1)) の下に print(round(Pitch)*(-1)) を追加してみました。出力したピッチ角に-1をかけたものが出力されました。

noooooooob

2020/07/09 10:58

QTimerに関しまして,teamikl様の言う通り QTimer() -> QTimer(self) にしてみたところ、0.1秒おきに更新してくれるようになりました。

noooooooob

2020/07/09 10:59

また、サーボモーターも動くようになりました。ありがとうございます！！

teamikl

2020/07/09 11:04

＞引数に親オブジェクトを指定入れ違いにタイマーの動作確認用のコードを投稿しましたが、上記の通りで合ってますサーボモーターの方も直ったようで良かったです。

noooooooob

2020/07/09 11:05

本当にありがとうございました

noooooooob

2020/07/09 11:23

本当にありがとうございました。＞read_byte_data が処理をブロッキングする(入力がない場合に止まる)ことはありませんか？に関してですが、ジャイロセンサのサンプルコードをコピペしただけですので、私自身、正直何をしているのか理解しきれていません。ですが、今のところ、特に止まるようなことはありません。

teamikl

2020/07/09 11:34

タイマー処理 -> GUIの描画/マウス等の入力イベント処理 -> タイマー処理と、繰り返し処理されるので、入力があるまで待つようなブロッキング操作があると GUI のフリーズに繋がります。問題なければ現状のまま大丈夫ですが、もし止まることがあれば、「スレッド」を用いて、別スレッドで GPIO の入出力を行うような対策が必要になります。 (対策は、問題が起きた時に、新たに質問するくらいの優先度で良いと思います。)

noooooooob

2020/07/10 02:00

丁寧な回答及び解説ありがとうございます！！とても助かりました！！

行動規範の内容に同意します

あなたの回答