PiZero W подключен к двум периферийным устройствам (GPIO и USB): как непрерывно читать с обоих одновременно?

Обновленный ответ

Я добавил код для считывателя штрих-кода. Я сделал так, что считывателю штрих-кода требуется разное время, до 5 секунд, чтобы считывать показания, а расходомеру - постоянные 0,5 секунды, поэтому вы можете видеть, что разные потоки выполняются с разной скоростью независимо друг от друга.

#!/usr/bin/env python3

from threading import Lock
import threading
import time
from random import seed
from random import random

# Dummy function to read SPI as I don't have anything attached
def readSPI():
    # Take 0.5s to read
    time.sleep(0.5)
    readSPI.static += 1
    return readSPI.static
readSPI.static=0

class FlowMeter(threading.Thread):
    def __init__(self):
        super(FlowMeter, self).__init__()
        # Create a mutex
        self.mutex = Lock()
        self.currentReading = 0

    def run(self):
        # Continuously read flowmeter and safely update self.currentReading
        while True:
            value = readSPI()
            self.mutex.acquire()
            self.currentReading = value
            self.mutex.release()

    def read(self):
        # Main calls this to get latest reading, we just grab it from internal variable
        self.mutex.acquire()
        value = self.currentReading
        self.mutex.release()
        return value

# Dummy function to read Barcode as I don't have anything attached
def readBarcode():
    # Take variable time, 0..5 seconds, to read
    time.sleep(random()*5)
    result = "BC" + str(int(random()*1000))
    return result

class BarcodeReader(threading.Thread):
    def __init__(self):
        super(BarcodeReader, self).__init__()
        # Create a mutex
        self.mutex = Lock()
        self.currentReading = 0

    def run(self):
        # Continuously read barcode and safely update self.currentReading
        while True:
            value = readBarcode()
            self.mutex.acquire()
            self.currentReading = value
            self.mutex.release()

    def read(self):
        # Main calls this to get latest reading, we just grab it from internal variable
        self.mutex.acquire()
        value = self.currentReading
        self.mutex.release()
        return value

if __name__ == '__main__':

    # Generate repeatable random numbers
    seed(42)

    # Instantiate and start flow meter manager thread
    fmThread = FlowMeter()
    fmThread.daemon = True
    fmThread.start()

    # Instantiate and start barcode reader thread
    bcThread = BarcodeReader()
    bcThread.daemon = True
    bcThread.start()

    # Now you can do other things in main, but always get access to latest readings
    for i in range(20):
        fmReading = fmThread.read()
        bcReading = bcThread.read()
        print(f"Main: i = {i} FlowMeter reading = {fmReading}, Barcode={bcReading}")
        time.sleep(1)

Пример вывода

Main: i = 0 FlowMeter reading = 0, Barcode=0
Main: i = 1 FlowMeter reading = 1, Barcode=0
Main: i = 2 FlowMeter reading = 3, Barcode=0
Main: i = 3 FlowMeter reading = 5, Barcode=0
Main: i = 4 FlowMeter reading = 7, Barcode=BC25
Main: i = 5 FlowMeter reading = 9, Barcode=BC223
Main: i = 6 FlowMeter reading = 11, Barcode=BC223
Main: i = 7 FlowMeter reading = 13, Barcode=BC223
Main: i = 8 FlowMeter reading = 15, Barcode=BC223
Main: i = 9 FlowMeter reading = 17, Barcode=BC676
Main: i = 10 FlowMeter reading = 19, Barcode=BC676
Main: i = 11 FlowMeter reading = 21, Barcode=BC676
Main: i = 12 FlowMeter reading = 23, Barcode=BC676
Main: i = 13 FlowMeter reading = 25, Barcode=BC86
Main: i = 14 FlowMeter reading = 27, Barcode=BC86
Main: i = 15 FlowMeter reading = 29, Barcode=BC29
Main: i = 16 FlowMeter reading = 31, Barcode=BC505
Main: i = 17 FlowMeter reading = 33, Barcode=BC198
Main: i = 18 FlowMeter reading = 35, Barcode=BC198
Main: i = 19 FlowMeter reading = 37, Barcode=BC198

Исходный ответ

Я бы посоветовал вам взглянуть на systemd и systemctl, чтобы ваше приложение запускалось при каждом запуске системы - например, здесь.

Что касается одновременного мониторинга двух вещей, я бы посоветовал вам использовать модуль Python threading. Вот краткий пример. Я создаю объект, являющийся подклассом threading, который управляет вашим расходомером, постоянно считывая его и сохраняя текущее значение в переменной, которую основная программа может прочитать в любое время. Вы можете запустить другой аналогичный, который управляет вашим считывателем штрих-кода, и запускать их параллельно. Я не хотел этого делать и запутывать вас двойным кодом.

#!/usr/bin/env python3

from threading import Lock
import threading
import time

# Dummy function to read SPI as I don't have anything attached
def readSPI():
    readSPI.static += 1
    return readSPI.static
readSPI.static=0

class FlowMeter(threading.Thread):
    def __init__(self):
        super(FlowMeter, self).__init__()
        # Create a mutex
        self.mutex = Lock()
        self.currentReading = 0

    def run(self):
        # Continuously read flowmeter and safely update self.currentReading
        while True:
            value = readSPI()
            self.mutex.acquire()
            self.currentReading = value
            self.mutex.release()
            time.sleep(0.01)

    def read(self):
        # Main calls this to get latest reading, we just grab it from internal variable
        self.mutex.acquire()
        value = self.currentReading
        self.mutex.release()
        return value

if __name__ == '__main__':

    # Instantiate and start flow meter manager thread
    fmThread = FlowMeter()
    fmThread.start()

    # Now you can do other things in main, but always get access to latest reading
    for i in range(100000):
        fmReading = fmThread.read()
        print(f"Main: i = {i} FlowMeter reading = {fmReading}")
        time.sleep(1)

Вы можете использовать logging для координации и унификации сообщений отладки и ведения журнала - см. здесь.

Вы можете посмотреть events, чтобы другие потоки знали, что что-то нужно делать, когда что-то достигает критического уровня - например, здесь.

Другой, возможно, более простой вариант - использовать Redis. Redis - это очень высокопроизводительный сервер структуры данных в памяти. Его просто установить на Raspberry Pi, Mac, Linux Windows или другую машину. Он позволяет вам обмениваться атомарными целыми числами, строками, списками, хешами, очередями, наборами и упорядоченными наборами между любым количеством клиентов в сети.

Таким образом, концепция может заключаться в том, чтобы иметь отдельную программу, отслеживающую расходомер и загружающую текущие показания в Redis так часто, как вы хотите. Затем другая отдельная программа считывает штрих-коды и вставляет их в Redis так часто, как вам нравится. И, наконец, имейте управляющую программу, возможно, где-нибудь еще в вашей сети, которая может захватывать оба значения так часто, как захочет.

Обратите внимание, что вы можете запустить сервер Redis на Raspberry Pi или любой другой машине.

Итак, вот программа расходомера - просто измените host на IP-адрес машины, на которой запущен Redis:

#!/usr/bin/env python3

import redis
import time

host='localhost'
port=6379

# Connect to Redis
r = redis.Redis(host,port)

reading = 0
while True:
   # Generate synthetic reading that just increases every 500ms
   reading +=1 
   # Stuff reading into Redis as "fmReading"
   r.set("fmReading",reading)
   time.sleep(0.5)

Вот программа для чтения штрих-кода:

#!/usr/bin/env python3

import redis
import time
from random import random, seed

host='localhost'
port=6379

# Connect to local Redis server
r = redis.Redis(host,port)

# Generate repeatable random numbers
seed(42)

while True:
   # Synthesize barcode and change every 2 seconds
   barcode = "BC" + str(int((random()*1000)))
   # Stuff barcode into Redis as "barcode"
   r.set("barcode",barcode)
   time.sleep(2)

А вот и основная программа управления:

#!/usr/bin/env python3

import redis
import time

host='localhost'
port=6379

# Connect to Redis server
r = redis.Redis(host,port)

while True:
   # Grab latest flowmeter reading and barcode
   fmReading = r.get("fmReading")
   barcode   = r.get("barcode")
   print(f"Main: fmReading={fmReading}, barcode={barcode}")
   time.sleep(1)

Пример вывода

Main: fmReading=b'10', barcode=b'BC676'
Main: fmReading=b'12', barcode=b'BC892'
Main: fmReading=b'14', barcode=b'BC892'
Main: fmReading=b'16', barcode=b'BC86'
Main: fmReading=b'18', barcode=b'BC86'
Main: fmReading=b'20', barcode=b'BC421'
Main: fmReading=b'22', barcode=b'BC421'
Main: fmReading=b'24', barcode=b'BC29'

Обратите внимание, что для отладки вы также можете получить любые показания с помощью интерфейса командной строки для Redis с любого компьютера в вашей сети, например в Терминале:

redis-cli get barcode
"BC775"

Если вы хотите отображать значения в веб-браузере, написанном на PHP, вы можете использовать привязки PHP к Redis для получения значений - очень удобно!

Конечно, вы можете настроить программу так, чтобы она отправляла временные метки показаний с каждым из них - возможно, используя хэш Redis, а не простой ключ. Вы также можете реализовать очередь для отправки сообщений между программой, используя Redis LPUSH и BRPOP.

Ключевые слова: Redis, список, очередь, хеш, Raspberry Pi.