python setitimerを使用して実行間隔を一定にする

Question

前提・実現したいこと

卒業研究でmyowareとADコンバータとraspberryPiを使って筋電位を取得するプログラムを作っています。サンプリング周期2000ヘルツでデータを取りたいと思っています。2000ヘルツで1000回データを取得して横軸0.5秒間のグラフを作りたいと考えております。このプログラムでsetitimerはどこに使えばよいのでしょうか。データを取る間隔は0.0005秒に設定します。

実装中に以下のエラーメッセージが発生しました。

エラーメッセージ
回数:0計測時間 0.41689586639404297
回数:50計測時間 0.14313936233520508
回数:100計測時間 0.13333725929260254
回数:150計測時間 0.17860698699951172
回数:200計測時間 0.18998169898986816
回数:250計測時間 0.18118977546691895
回数:300計測時間 0.1977074146270752
回数:350計測時間 0.19753599166870117
回数:400計測時間 0.21399879455566406
回数:450計測時間 0.21298766136169434
回数:500計測時間 0.20676040649414062
回数:550計測時間 0.2098536491394043
回数:600計測時間 0.21919488906860352
回数:650計測時間 0.2313849925994873
回数:700計測時間 0.24314475059509277
回数:750計測時間 0.25516366958618164
回数:800計測時間 0.2662928104400635
回数:850計測時間 0.26546645164489746
回数:900計測時間 0.3053758144378662
回数:950計測時間 0.2901277542114258
回数:1000計測時間 0.29630470275878906
PROBLEM WITH THONNY'S BACK-END:
PROBLEM WITH THONNY'S BACK-END:

--- Logging error ---
Traceback (most recent call last):


During handling of the above exception, another exception occurred:



During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):



During handling of the above exception, another exception occurred:



During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):

Exception ignored in: <module 'threading' from '/usr/lib/python3.7/threading.py'><object repr() failed>
Error in atexit._run_exitfuncs:
Error in atexit._run_exitfuncs:
Traceback (most recent call last):


Backend terminated or disconnected. Use 'Stop/Restart' to restart.

### 該当のソースコード
#!/usr/bin/env python

import time
import sys
import spidev
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np
import signal

Vref=2.5
spi = spidev.SpiDev()
spi.open(0,0)
spi.max_speed_hz =1000000
   
def readAdc(channel):
    adc=spi.xfer2([6,0,0])
    data=((adc[1]&15)<<8)+adc[2]
    
    return data

def main():
    for i in range(0, 1001, 50):
        t1=time.time()
        emg_data=[]
        count=0
        while count<i:
            data=readAdc(0)
            #print("adc : {:8}".format(data))
            volts=data/4095                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
            #print("volts:{:8}".format(volts))
            emg_data.append(volts)
            count+=1
        #print(np.array(emg_data))
        #print(len(emg_data))
        plot_data(emg_data)    
        t2 = time.time()
        print("回数:{}計測時間".format(i),t2-t1)
    signal.signal(signal.SIGALRM,readAdc)
    signal.setitimer(signal.ITIMER_REAL,0.0005,0.0005)
    while True:
        time.sleep(0.0005)
        return    
    return


def plot_data(emg_data):
    plt.plot(np.arange(len(emg_data)),emg_data)
    #plt.show()
    plt.savefig("img.png")
    
    return

if __name__=='__main__':
    main()
```ここに言語名を入力
python

Answer 1

ラズパイ+普通のPythonという選択肢は、今すぐやめて他の手法を探しましょう。質問者様の卒業が危ういと思います。

普通のOS（raspbedian）で普通のPythonで開発した場合、ミリ秒未満のクロック精度を得るのはとても難しいです。

以下でクロック精度の実測値があります（単位はナノ秒）が、通常で2ミリ秒、最悪は1450ミリ秒の誤差が出ちゃったけどどうしましょう？？的なことが書かれています。

https://stackoverflow.com/questions/57248652/why-is-there-inconsistency-in-resolution-of-pythons-time-functions-such-as-per

普通のOSでのプロセス制御だとかメモリ管理だとかの事情でこうなるのですが、ラズパイの性能は貧弱なので、そのようなことの影響を受けやすく、結構として時間精度の実現が難しくなっています。

世間的には、時間的精度が高いリアルタイムOS上で開発する、というのが解決策になっています。しかしこれは開発もc言語やアセンブラっぽくなるため敷居が高いです。そういった人のために、ラズパイではPythonをハード上で直接実行可能にして、OS制約を回避できるMicroPythonという手段もあります。

このような手段を検討して、再度詰まったところを、ここで相談ください。なお普通のPythonとMicroPythonは似て非なるところがありますので、MicroPythonと明記して質問されることをオススメします。

Comments

[tenno]

ありがとうございます
別のプログラムでも試行錯誤してみることにします！