求助：python树莓派多线程编程

jiaxv

小弟初接触树莓派，想给孩子做一个孵化小鸡的孵化箱。构想是用5个18b20温度传感器分布于箱子内不同位置读取箱内温度，根据读取到的温度来通过gpio引脚控制继电器线包，继而控制电热丝加热，或者控制风扇来降温。如果箱内温度在设定范围内，则保持恒温（不加热也不降温）。同时还有lcd1602用来显示孵化时间/剩余时间等，7段数码管组依次显示5个温度值，三色led显示加热/降温/恒温状态，以及定时写入web页，开启一个简单web server，可以通过电脑手机等远程查看状态。主控程序结构大概如下：

1. 
   
2. main():
   
3.     while 1:
   
4.         temp_lists=temp_get()//读取传感器的值到一个list
   
5.         temp_avg=get_avg(temp_lists)//计算温度平均值
   
6.         if (temp_avg>temp_max):
   
7.             dis_hot() //若平均值大于设定上限，则持续降温
   
8.         elif (temp_avg<temp_min):
   
9.            hot() //若平均值小于下限，则持续加热
   
10.        else:
    
11.            keep_warming() //否则保温（不加热也不降温）
    
12.        temp_display() //在数码管上依次显示5个传感器温度以及平均温度，每秒1个，共耗时6秒
    

复制代码

初步的程序已经调试通过，基本运行正常，但发现一个致命的问题是：数码管显示子程序因为要每隔1秒依次显示5组温度和平均温度，所以这个子程序需要花费6秒的时间。在这个子程序6秒的执行过程中，加热或降温子程序已经持续运行了6秒，有可能会使温度大大超出设定范围。所以想要把这个耗时较多的温度显示子程序设为多线程并发执行，使得它不要阻塞主程序中的其他部分。
我在网上看了不少关于python多线程的例子，也做了些试验，但一直也没能理出个头绪，所以还请诸位大侠打个帮手，毕竟已经答应了孩子，而且孩子都给小伙伴们许出赠送小鸡的承诺了。
火线求助！万分感谢！！！

Windows19

进来看看后，感觉很厉害的样子，看来楼主是搞科研的，这么有科学性，意义性的实验，在此预祝楼主取得成功哈。
但这个py版块，很多真正py高手估计都很少时间上来，楼主可能要耐心点等待一下py高手到来

amduroncn

你应该建立一个线程同步事件，一个资源为1临界资源的访问的信号量


主线程 申请能临界区的使用-》测温》释放临界区访问-》发通知-》-----loop
显示线程 收通知-》重置事件-->申请临界区使用权-》快速复制一个副本-》释放临界区资源使用-》显示---loop


祝你小朋友成功孵出小鸡！


以下是代码

1. # -*- coding: utf-8 -*-
   
2. import threading
   
3. import time
   
4. import random
   
5. # 建立一个继承threading的线程实现类
   
6. 
   
7. temp_lists = []
   
8. 
   
9. 
   
10. class DisplayClass(threading.Thread):
    
11.     def __init__(self):
    
12.         threading.Thread.__init__(self)
    
13.         #  初始化各种变量
    
14. 
    
15.     def run(self):
    
16.         while 1:
    
17.             ready.wait()  # 等待测温事件完成通知
    
18.             ready.clear()  # 重置事件
    
19.             sep.acquire()  # 对临界区访问，速度复制一个副本，
    
20.             tmplists = temp_lists
    
21.             tmpavg = temp_avg
    
22.             sep.release()  # 释放临界区访问
    
23.             print(u"显示温度"+str(tmplists)+ u",平均温度:"+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()  # 读取传感器的值到一个list
    
65.         temp_avg = get_avg(temp_lists)  # 计算温度平均值
    
66.         sep.release()
    
67. # 发出通知显示线程可以执行
    
68.         ready.set()
    
69. 
    
70.         if temp_avg > temp_max:
    
71.             dis_hot()  # 若平均值大于设定上限，则持续降温
    
72.             print(u'降温')
    
73.         elif temp_avg < temp_min:
    
74.             hot()  # 若平均值小于下限，则持续加热
    
75.             print(u'加热')
    
76.         else:
    
77.             keep_warming()   # 否则保温（不加热也不降温）
    
78.             print(u'保温')
    
79.         time.sleep(1)
    
80. if __name__ == "__main__":
    
81.     main()

复制代码

jiaxv

回复 2# Windows19

谢谢您的关注，厉害可不敢当，接触python的时间不多，所以有点一筹莫展了。
   

jiaxv

回复 3# amduroncn


非常感谢您如此具体的指教和帮助！我这就去试试看。关于python的多线程编程，我还只停留在start,join和setdeamon等函数上，希望能进一步请教您。谢谢！

amduroncn

不用客气，我也是初学。从你的描叙来看，6秒就会使温度超出范围，可见你的发热丝，功率貎似得大啊。何不使用PWM控制发热丝，发热丝可以用低压的发热丝（安全），结合PID控制，可把温度做得很恒定哟。你现在的方案，继电器会经常动作吗？

bskay

import multiprocessing

def main():
    pool = multiprocessing.Pool(5)
    old = 0,0
    while 1:
        temp_lists=temp_get()#读取传感器的值到一个list
        temp_avg=get_avg(temp_lists)#计算温度平均值
        if (temp_avg>temp_max):
            dis_hot() #若平均值大于设定上限，则持续降温
        elif (temp_avg<temp_min):
            hot() #若平均值小于下限，则持续加热
        else:
            keep_warming() #否则保温（不加热也不降温）
        if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue
        old = (temp_lists,temp_avg) #控制一下不要做可有可无的调用
        pool.apply_async(temp_display)
        ##temp_display() #在数码管上依次显示5个传感器温度以及平均温度，每秒1个，共耗时6秒

amduroncn

bskay 发表于 2016-03-29 15:06
import multiprocessing

def main():

说下这个思路的几个问题
1数码管与液晶不同，它是一个需要不停扫描才能显示显示的器件，如果几个温度相同，就不进行显示，数码管会没有输出。当然1602是可以正常显示的。  

所以
if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue
old = (temp_lists,temp_avg) #控制一下不要做可有可无的调用
对数码管来说是错误的，它会导致数码管无显示。

2.bskay使用了进程池，这可以充分利用多核cpu的各个核心，但bskay开了5个进程，这是没必要的且是错误的。主线程的一个loop是很快的（不加sleep，测5个18b20，最多ms级吧），而显示进程是很慢的，主线程一个loop下来，就会有一个进程被产生出来（＜=5）基本上瞬间就会使进程池满掉，造成主线程阻塞。

而且依楼主意思楼主只有一个数码管，是依次做的扫描。btw，你得把数据传进去，否则进程显示什么呢？

bskay

回复 8# amduroncn


主线程一个loop下来，就会有一个进程被产生出来（＜=5）基本上瞬间就会使进程池满掉，造成主线程阻塞。

最好先实地验证一下,验证过是没有关系的


if old == (temp_lists,temp_avg):
            continue

只是相同的不去显示,因为前一次的显示过程可能还没有完成,没有什么影响(逻辑上肯定没有问题的,如果长时间保持恒温..做不做都没有关系的)

amduroncn

回复 9# bskay


    以前看到apply_async说是池满了，会阻塞主线程。实验了一下不会。我说错了。这个方法可行，只要将POOL(1)即可。