如何提高 PySerial 读取速度

Question

我目前正在构建一台使用 Arduino Mega2560 作为其主控制器的机器。 Arduino通过串口连接，获取命令，执行它并每1ms吐出一堆测量数据。我有一个运行 Python 的 Raspberry Pi，为用户提供了一个很好的 GUI 来发送命令，并以可读的形式呈现数据。

我面临的问题：Arduino 能够每毫秒吐出 15 个字节的数据（所以只有 15kbyte/s），但我正在运行的代码每 10 毫秒只能处理大约 15 个字节，所以 1.5千字节/秒。

当我运行 cat /dev/ttyACM0 > somefile 时，我很好地看到了所有数据点。

我有以下精简的 Python 代码

# Reset Arduino by starting serial
microprocBusy = True
serialPort = serial.Serial("/dev/ttyACM0", baudrate=460800, timeout=0)
time.sleep(0.22);
serialPort.setDTR(False);
time.sleep(0.22);
serialPort.setDTR(True);
time.sleep(0.10);

logfile = open(logfilenamePrefix + "_" + datetime.datetime.now().isoformat() + '.txt', 'a')

# Bootloader has some timeout, we need to wait for that
serialPort.flushInput()
while(serialPort.inWaiting() == 0):
    time.sleep(0.05)

# Wait for welcome message
time.sleep(0.1)
logfile.write(serialPort.readline().decode('ascii'))
logfile.flush()

# Send command
serialPort.write((command + '\n').encode('ascii'))

# Now, receive data
while(True):
    incomingData = serialPort.readline().decode('ascii')
    logfile.write(incomingData)
    logfile.flush() 

    if(incomingData[:5] == "FATAL" or incomingData[:6] == "HALTED" or incomingData[:5] == "RESET"):
        break;
    elif(incomingData[:6] == "RESULT"):
            resultData = incomingData;

logfile.flush() 

当我运行它时，前约 350 个数据点进入，然后我看到一些损坏的数据并错过了大约 2000 个数据点，之后我看到另外 350 个左右的数据点。进程中CPU使用率为100%

出了什么问题？ PySerial 是否优化不佳，或者我错过了我的代码中的一些错误？我可以从 Python 运行 cat /dev/ttyACM0 > somefile 然后读取该文件，但这并不是一个很好的解决方案，是吗？

非常感谢:)

Answer 1

我已经从 PySerial 切换到 PyTTY，这解决了我的问题。只需将其插入此代码（进行一些小的更改，例如将 serialPort.inWaiting() == 0 替换为 serialPort.peek() == b''）就可以使我的代码能够处理数据流并且不会超过 50% 的 CPU 使用率，这意味着它至少快 10 倍.不过，我仍在使用 PySerial 来设置 DTR 行。

所以，我想这个问题的答案是 PySerial 确实优化得很差。

Answer 2

我意识到这是一个旧线程，但在撰写本文时已被查看 3000 次，我不希望有人在这次遭遇中关闭 pySerial。

我认为作者的问题最可能的罪魁祸首是在读取之间进行的隐式解析：

incomingData = serialPort.readline().decode('ascii')

readline() 方法告诉 pyserial 解析到下一行。您还在接收周期的中间执行decode()。所有这些都发生在您的信息流中间。

更好的方法可能如下所示：

waiting = port.in_waiting  # find num of bytes currently waiting in hardware
buffer += [chr(c) for c in port.read(waiting)] # read them, convert to ascii

# ...keep accumulating the buffer for as long as is reasonable...

processSerialData(buffer)  # whatever processing needs to happen, split your
                           # lines, log, or whatever else *after* you get
                           # your data

Answer 3

可以在here找到一个非常好的解决方案。

作者说：

下面的代码给了我 790 kB/秒，同时将代码替换为 pyserial 的 readline 方法只给了我 170kB/秒。

没有关于此比较设置的波特率的说明。下例中的 9600 波特值仅用于测试。

此解决方案还避免了 100 % 的 CPU 使用率。

class ReadLine:
    def __init__(self, s):
        self.buf = bytearray()
        self.s = s
    
    def readline(self):
        i = self.buf.find(b"\n")
        if i >= 0:
            r = self.buf[:i+1]
            self.buf = self.buf[i+1:]
            return r
        while True:
            i = max(1, min(2048, self.s.in_waiting))
            data = self.s.read(i)
            i = data.find(b"\n")
            if i >= 0:
                r = self.buf + data[:i+1]
                self.buf[0:] = data[i+1:]
                return r
            else:
                self.buf.extend(data)

ser = serial.Serial('COM7', 9600)
rl = ReadLine(ser)

while True:

    print(rl.readline())