Question

我对物联网领域还很陌生。我正在设置一个带有Teensy的传感器，以读取其数据并通过串行通信传输到使用python的系统，我正在读取数据并将其存储到数据库中。

我面临的问题是，当我使用 arduino串行监视器检查程序时，我得到了疯狂的采样速度，例如在40毫秒内完成了10k读数，但是当我尝试使用 python 读取同一程序，它甚至不能给我带来超过每秒 1000个读数，而且如果没有数据库代码，它也只能读取200每秒样本数。我有什么办法可以提高此采样率，还是必须设置用于通过串行通信的任何其他参数？

这是我的teensy代码：

int i;

elapsedMillis sinceTest1;

void setup()
{

  Serial.begin(2000000); // USB is always 12 Mbit/sec

  i = 0;

  delay(5000);

  Serial.println("Setup Called"); 

Serial.flush();

}

void loop()
{

  if (i == 0 || i == 500000)
  {

    Serial.println(sinceTest1);

  }

  Serial.println(i);

  //Serial.println(Serial.baud());

  i++;

}

对于python：

import serial
import pymysql
from datetime import datetime
import time
import signal
import sys


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(
    port='COM5',\
    baudrate=2000000,\
    #baudrate=9600,\
    #parity=serial.PARITY_NONE,\
    #stopbits=serial.STOPBITS_ONE,\
    #bytesize=serial.EIGHTBITS,\
        #timeout=0
        )

print("connected to: " + ser.portstr)
count=1
#this will store the line
line = []

#database connection
connection = pymysql.connect(host="localhost", user="root", passwd="", database="tempDatabase")
cursor = connection.cursor()


checker = 0

rl = ReadLine(ser)
while True:

   time = datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
   print(time)
   print(checker)
   print(rl.readline())


   insert1 = ("INSERT INTO tempinfo(value,test,counter) VALUES('{}','{}','{}');".format(33.5, time,checker)) #.format(data[0])
   insert2 = ("INSERT INTO urlsync(textvalue,sync) VALUES('http://www.myname.com/value.php?&value={}&time={}',0);".format(33.5,time)) #.format(data[0])

   cursor.execute(insert1)
   cursor.execute(insert2)

   connection.commit()
   checker += 1


connection.close()
time = datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(time )
ser.close()

P.S：不使用数据库命令时，我每秒获得1000个样本，包括它们，我每秒仅获得约250个样本。

感谢您的任何帮助或建议，谢谢。

Answer 1

首先，很好的问题。您面临的问题充满学习机会。

让我们一个一个地走

-现在您可以了解微控制器和计算机之间的区别。最基本形式的微控制器（如果您运行的是裸机代码，即使它不是非常高效的代码，例如在Arduino上），也只会做一件事，尤其是在与硬件相关的情况下（例如读取或写入UART）），它将非常有效地完成此操作。另一方面，在台式计算机上，您具有逐层运行的任务（操作系统后台任务，更新屏幕等）。由于许多事情同时发生，并且如果您没有确定优先级，那么准确预测将要发生的情况和时间将非常困难。因此，不仅是您的Python代码正在运行，还会出现许多其他事情，这些事情会中断用户任务的流程。如果您希望以稳定（或至少可预测）的速度从UART缓冲区中读取数据，那么当前使用的体系结构将永远不会发生这种情况。

-即使您设法将操作系统精简到最低限度，杀死所有进程，在没有任何图形的终端上进行...您仍然必须应对自己在Python上所做的不确定性代码（这是您在Arduino串行监视器上看到的更好的性能，它除了从缓冲区中删除数据外没有做任何其他事情）。在Python代码上，您依次从端口读取数据，尝试查找特定字符（换行符），然后将读取的数据附加到列表中。如果您想提高性能，则只需读取数据并存储以供脱机处理，或者查看多线程（如果您的程序线程专用于仅从缓冲区读取数据，并且在单独的线程上进行进一步处理，可以显着提高吞吐量，特别是如果您正确设置优先级的话。

-最后，但实际上最重要的是，您应该问自己：我是否真的需要以2 Mbps的速度从传感器读取数据？如果答案是肯定的，并且您的传感器不是摄像机，那么恐怕您需要退后一步，看看以下概念：传感器带宽和动态响应。完成之后，下一个问题是：传感器更新输出的速度有多快？为什么？更新率有意义吗？我可以在这里给您一些参考。首先，假设您有一个温度传感器来读取和记录烤箱中的温度。如果烤箱中的温度以每分钟10摄氏度甚至每秒100摄氏度的速度变化，以1 MHz（每秒100万个读数）从传感器采样值是否有意义？您的传感器是否能够做出如此快速的反应（以至于其动态响应就起作用了）？我的猜测：可能不会。许多工业设备集成了数十个传感器来控制关键过程，并通过1.5 Mbps链路（例如，Profibus的相当标准）发送所有数据。

使用Python的Teensy Bord与系统之间的串行通信

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