Question

程序的目的：从串口读取串行数据，将它们转换为int并将它们存储到列表中。稍后将使用matplotlib实时处理和打印此数据。

问题：

列表创建时间太长（可能是几秒钟分钟）。
ps：列表的大小是n = 1024。
在创建列表的所有时间之后，我得到了这个：
＆＃34;（...）
文件＆＃34; C：\ Users \ ianmc \ AppData \ Local \ Programs \ Python \ Python35-32 \ lib \ site-packages \ matplotlib \ lines.py＆＃34;，第645行，重新计算
引发RuntimeError（＆＃39; xdata和ydata的长度必须相同＆＃39;）
RuntimeError：xdata和ydata的长度必须相同＆＃34;

情节论证可能有不同的长度，但为什么呢？

代码：

import serial
import math
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation


dt = 0.01
Fs = 44000.0                     # sample rate
timestep = 1.0/Fs                # sample spacing (1/sample rate)
n = 1024                         # size of the array data (BUFFER SIZE)
t = np.arange(0, (n/100), dt)    # t range
w = 10000                        # frequency of the input

#initialize data list
data = [0] * n

#initialize magnitude list
magnitude = [0] * (n//2)

# open and prepare serial port
ser = serial.Serial('COM4', 9600, timeout=8,
                    parity=serial.PARITY_EVEN, rtscts=1)


# calculates the fft dB
def createMagnitudeDB(magnitude):
    magnitudeDB = 20 * (math.log(magnitude,10))
    return magnitudeDB

def update(data):
    # update the curves with the incoming data
    timeCurve.set_ydata(data[0])
    freqCurve.set_ydata(data[1])
    return timeCurve, freqCurve,

def generateData():
    # simulate new data coming in
    while True:

        # THE EFFICIENCY PROBLEM IS IN THIS FOR
        # Read data from arduino
        for i in range(n):     #while you are taking data
            PreData = ser.readline()
            data.append(int(PreData))


        # fft computing and normalization
        magnitude = np.fft.fft(data)/n
        magnitude = np.abs(magnitude[range(n//2)])

        # calculates the fft dB
        magnitude_dB = [createMagnitudeDB(x) for x in magnitude]

        yield (data, magnitude)


fig = plt.figure()

# create time graph axis
timeGraph = plt.subplot(2, 1, 1)
timeGraph.set_ylim(-200, 200)
timeGraph.set_xlim([0, n])
timeGraph.set_xlabel('Time')
timeGraph.set_ylabel('Amplitude')

# create frequency graph axis
freqGraph = plt.subplot(2, 1, 2)
freqGraph.set_ylim([0, 70])
freqGraph.set_xlim([0, (Fs/2)])
freqGraph.set_xlabel('Freq (Hz)')
freqGraph.set_ylabel('Magnitude')


#get frequency range
k = np.arange(n)
T = n/Fs
freq = k/T               # two sides frequency range
freq = freq[range(n//2)] # one side frequency range

# plot the curves
timeCurve, = timeGraph.plot(np.linspace(0, 1, n),'b')
freqCurve, = freqGraph.plot(freq, magnitude,'g')

# animate the curves
ani = animation.FuncAnimation(fig, update, generateData,
                              interval = 10, blit=True)

# open window
plt.show()

# close serial connection
ser.close()

另一条信息：如果不是使用串口我生成自己的数据，程序运行正常，就是这样：

def generateData():
    # simulate new data coming in
    while True:

        nse = np.random.randn(len(t))
        r = np.exp(-t/0.05)
        cnse = np.convolve(nse, r)*dt
        cnse = cnse[:len(t)]
        data =  100*np.sin(2*np.pi*t) + 500*cnse


        # fft computing and normalization
        magnitude = np.fft.fft(data)/n
        magnitude = np.abs(magnitude[range(n//2)])

        # calculates the fft dB
        magnitude_dB = [createMagnitudeDB(x) for x in magnitude]

        yield (data, magnitude)

唯一的区别是generateData函数而不使用open / close串行命令，这就是为什么我不理解＆＃34; xdata和ydata必须是相同的长度＆＃34;其他代码出错（两个代码的数据长度相同）

编辑：

该程序通过蓝牙从正在读取模拟引脚的arduino接收数据。我测量了arduino的读取时间，并且它正在测量＆＃34; 0.015ms＆＃34;阅读每个值。要阅读和打印每个值，它需要＆＃34; 3.1ms＆＃34;。每个值的计算机读取时间为＆＃34; 100ms＆＃34;。

这意味着创建列表需要n * 100（ms），n是列表元素的数量。最低限度的＆＃39; n＆＃39;我可以使用256，这将需要25.6秒来创建列表。这对于实时图表来说太长了。

Answer 1

将1024个项目附加到列表不需要几秒钟。从您的设备读取1024行可能需要几秒钟或几分钟，但我认为我们无法提供帮助。

在generateData中，您将项目附加到data，但您永远不会将其删除，因此data无限制地增长。我想你想在循环的每次迭代中从头开始重新创建data：

# Read data from arduino
data = []
for i in range(n):     #while you are taking data
    PreData = ser.readline()
    data.append(int(PreData))

Answer 2

问题1：

很难从外部判断您的数据采集需要多长时间，以及这是否太长＆＃39;或者只是正常串行连接的速度是每秒9600位，但我们不知道您读入了多少位。您可以使用time模块（start = time.time() stop = time.time() {计算数据采集的时间。 {1}}）看看这是否超出了您的预期。在这种情况下，它也可以是在每次读取数据后更新图形的选项。

然而，真正的问题可能在于您尝试每10毫秒调用print (stop - start)（在generateData()中指定）。这可能会导致问题，因为数据采集肯定需要更长的时间。也就是说，即使您一次只读取一位，读取1024位也需要约100毫秒。因此，它可能有助于将间隔设置为更合理的数字，或者根本不使用animation.FuncAnimation(..., interval = 10, ...)，只需在读入数据后绘制数据。

问题2：

问题是您使用长度为FuncAnimation，timeGraph的数组初始化n。
此时，您的数组数据中已包含timeCurve, = timeGraph.plot(np.linspace(0, 1, n))个零。在第一次迭代中，您追加从串行端口读取的另一个n个数字。所以此时n长data。

现在的问题是你只更新了图的ydata（2*n，所以x轴仍然有timeCurve.set_ydata(data[0])个值（在开头隐含设置），这与{ {1}}要设置为该绘图的y轴的值。

解决方案：

第一个选项是在每次迭代中重新初始化数据，使其始终具有n个条目。
第二个选项是通过
更新图表
```
2*n
```
将x和y数据都设置为相同长度的数组。

如何在Python中有效地从串口读取，编码和存储数据？

2 个答案:

问题1：

问题2：