arduinoからのセンサーデータリアルタイムプロットサブウィンドウ化

Question

前提・実現したいこと

前提：python,tkinter,matplotlibの使用
実現したいこと：arduinoに刺してあるセンサーのリアルタイムプロットのサブウィンドウ化

新たにsub_window()で定義したウィンドウでarduinoから受け取ったセンサーデータのリアルタイム表示を行いたいのですが
def sub_window内で宣言されているものがやはりdef plot_data()内で必要とされているのですが、解決方法が分かりません
関数内変数を他の関数に直接橋渡しして動作できるならそれでも良いのですが
必要と要求されている変数：lines,fig,spec,ax0,ax1,canvas

発生している問題・エラーメッセージ

Exception in Tkinter callback
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\bakan\anaconda3\lib\tkinter\__init__.py", line 1705, in __call__
    return self.func(*args)
  File "C:\Users\bakan\anaconda3\lib\tkinter\__init__.py", line 749, in callit
    func(*args)
  File "C:\Users\bakan\testes04.py", line 67, in plot_data
    lines.set_xdata(t)
NameError: name 'lines' is not defined

該当のソースコード

import tkinter as tk
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
from matplotlib.figure import Figure
import serial
import numpy as np
from matplotlib import gridspec
from matplotlib.animation import FuncAnimation

def sub_window():   
    global about_window
    # サブウインドウの作成
    about_window = tk.Toplevel(root)
    about_window.title("each mode")
    about_window.configure(background = "light blue")
    about_window.geometry("700x600")

    fig = Figure()
    spec = gridspec.GridSpec(ncols=2, nrows=1,
                         width_ratios=[1, 3])
    about_window.update();
    ax0 = fig.add_subplot(spec[0])
    ax1 = fig.add_subplot(spec[1])
    lines = ax1.plot([], [])[0]
    ax0.set_ylim([-1.1, 1.1])
    ax0.axis('off')
    ax1.set_ylim([0, 25])
    ax1.set_xlabel("Time[s]")
    ax1.set_ylabel("Extension amount[mm]")
    ax1.set_xlim([max(t)-7, max(t)+50])

    canvas = FigureCanvasTkAgg(fig,master=about_window)
    canvas.get_tk_widget().place(x = 10,y = 10,width = 500,height = 400)
    canvas.draw()

    about_window.update();
    run = tk.Button(about_window, text = "Run",font = ("calbiri",12), command = lambda:plot_start())
    run.place(x = 100, y = 520)

    about_window.update();
    stop = tk.Button(about_window, text = "stop",font = ("calbiri",12), command = lambda:plot_stop())
    stop.place(x = run.winfo_x()+run.winfo_reqwidth()+20, y = 520)

    end = tk.Button(about_window, text = "exit",font = ("calbiri",12),  command = quit_yn)
    end.place(x = stop.winfo_x()+stop.winfo_reqwidth()+run.winfo_x()+run.winfo_reqwidth()+40, y = 520)
    #anim = FuncAnimation(fig, update, frames=range(250), interval=1)
    about_window.after(1,plot_data)
    about_window.mainloop()

def plot_data():
    global cond, data,t,y,tInt,lines,canvas,ser,ax1,root,about_window

    if (cond == True):
        ax1.set_xlim([max(t)-7, max(t)+0.5])

        ser.write("*".encode())
        data = ser.readline().strip().rsplit()
        t = np.append(t, (float(data[0])-tInt)/10**6)
        t = np.delete(t, 0)
        y = np.append(y, float(data[1])*5/1023*22.2-31.7)
        y = np.delete(y, 0)
        sinx = np.sin(82.0 * np.pi * (max(t)) /100)
        ax0.plot(0, sinx, marker='.', markersize=40)
        ax0.set_ylim([-1.1, 1.1])
        ax0.axis('off')
        lines.set_xdata(t)
        lines.set_ydata(y)

        canvas.draw()
        ax0.cla()

    about_window.after(1,plot_data)

def plot_start():
    global cond
    cond = True
    ser.reset_input_buffer()

def plot_stop():
    global cond
    cond = False

def update(frame):  
    global ax0      
    if 0 <=frame < 50:
        sinx =  frame/50+0.00001
    elif 50 <= frame < 100:
        sinx = 1
    elif 100 <= frame <200:
        sinx =  1 - (frame-100)/100+0.00001
    elif 200 <= frame <250:
        sinx = 0
    ax0.cla()
    ax0.set_ylim([-0.1, 1.1])
    ax0.axis('off')
    ax0.plot(0,sinx,marker='.', markersize=40)

def quit_yn():
    if tk.messagebox.askyesno("確認", "終了しますか？"):
        root.destroy()

data = np.array([])
cond = False
t = np.zeros(200)
y = np.zeros(200)
about_window = []

ser = serial.Serial()
ser.baudrate = 9600
ser.port = 'COM3'
ser.open()
ser.reset_input_buffer()

ser.write("*".encode())
data = ser.readline().strip().rsplit()
tInt = float(data[0]) 

root = tk.Tk()
root.title("RTP")
root.configure(background = "light blue")
root.geometry("200x60")

end = tk.Button(root, text = "exit",font = ("calbiri",12),  command = quit_yn)
end.place(x = 10, y = 10)

push_button = tk.Button(root, text = "Push",font = ("calbiri",12),  command = sub_window)
push_button.place(x = 60, y = 10)
root.mainloop()

試したこと

メイン(関数宣言よりも下のserialポート開けと最初のウィンドウ生成のための場所)に
必要な変数をsub_windowと同じように宣言していたのですが、代わりに不必要なウィンドウが出てきてしまいました

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

Answer 1

問題点1: タイマーへの登録方法 (２か所)

- about_window.after(1,plot_data()) # この時点で関数を呼び出している為、再帰呼び出しになる
+ about_window.after(1,plot_data) # タイマーに登録し、mainloopから呼び出される

問題点2: イベントループのネスト

# root.mainloop() 内から呼び出される関数内でのmainloop

    about_window.mainloop()

こちらはエラー原因にはなってませんが、削除して見て挙動が変わるか様子を見て下さい。
イベントループのネストにより、イベントが意図しない順番で処理されることがあるので、
mainloopは極力プログラム中で一度にすることをお勧めします。

サブウィンドウ表示が終わるまでコードの実行をブロックしたい場合は、別途
モーダルダイアログやウィンドウを閉じた時のイベント処理を調べて下さい。

Comments

[redraccoon3]

再起エラーがなくなりました。ありがとうございます。
mainloopに関しては外しても外さなくても別段挙動に変化は現れませんでした。
発生問題をシフトさせ、新たに編集、更新させていただいたためもしよろしければ見ていただけると幸いです

[teamikl]

about_window = [] の
リストオブジェクトの after メソッドを呼び出そうとしてますね。

after()は、どのウィジェットからでも呼び出せるので、
root.after で良いと思います。

[redraccoon3]

after()は前に着く●●.afterの●●のウィンドウに依存すると考えていたのですが違うのでしょうか？

[teamikl]

通常のメソッドであれば、●●のインスタンス部分に依存しますが、
tkinter の after() は、利便性の為にどこからでも呼び出せるように
なってるだけなので、問題ありません。root.after を使うのが簡単な解決策。
次点で、about_windowの初期化を事前に済ませておく。

[redraccoon3]

なるほど、ありがとうございます
また質問を更新させていただきました。
単純なのですが一番コアとなる場所でして
もしよろしければご助力いただけると幸いです

[teamikl]

補足:
mainloop()等と同じです。慣習的に root.mainloop() としますが
tk.mainloop()でも良いし、push_button.mainloop() でも内部では同じ扱い。
メソッド内では、インスタンスに依存する情報を使っていない為、
何処から呼び出しても良いみたいな事が成立します。

一般的には、●●に依存という認識で間違いありません。
tkinter の mainloop や after での用法が特殊なケースです。

====
タイマーで呼び出す関数内での変数については、幾つか方法があります
A: グローバル変数として、利用前に予め初期化しておく
B: クロージャ(関数ない関数）を使う方法
C: ジェネレータとして実装する方法
(追記) D: 関数への引数で受け渡す after(func, arg1, arg2, ...)

[teamikl]

簡単に対応できそうな方法としては、(A) の方法で
sub_window関数内で、必要な変数を global 宣言する

ちなみに、root の global 宣言は不要です。
グローバル変数の参照のみの場合は問題ありません。
代入して上書き root = ... する際に global 宣言が必要になります。

例えば 「canvas」は、sub_window側で代入している為、
sub_window 側でglobal宣言が必要。利用側の plot_data 内では不要です。

[redraccoon3]

linesの場合はこれはどちらもグローバル宣言が必要でしょうか？両方で宣言していても
line 69, in plot_data lines.set_xdata(t)
NameError: name 'lines' is not defined
でエラーを受けてしまうのですが

[redraccoon3]

すみません、解決しました。誠にありがとうございます