玩转树莓派Pico(21): 迷你气象站7——软件整合改进2

前言

        改进是无止境的，我迟迟没有装配是因为我一直对我的代码不满意，一改再改。

改进日志类

        这个是在别人的基础上，根据自己的需要稍微改动，难度不大。代码放在gitcode上，详见这里。

改进状态指示灯类

        这是根据自己的想法，在AI的辅助下，经过多次迭代而成。然而我今天又有了新想法，而且很简单，经过测试可行，彻底将以前的结果推翻。那我前几天算不算白折腾？

        起初我是用的嵌套函数，执行外层函数传入Pin对象，返回内层函数，这样就得到该led的专属对象，然后可以传入频率去执行。

        以前测试led的闪烁时都是在主程序里。而我这个项目设计有3个指示灯，我认为需要在另一个线程中循环控制闪烁，于是使用了_thread类。而该类并不完善，使用中出现一个问题就是连接电脑调试时，当点击停止按钮，子线程仍在运行，导致与pico失去联系，只能重新插拔usb。为了避免这个问题又增加了代码的复杂性，最后弄成这样：

"""
功能: 状态指示灯的类, 使灯可以在另一个线程闪烁
最后更新: 241229
"""
import utime
import _thread

class StatusLed():
    _mainthread_heart_beat_data = 0  #  主线程心跳数据(时间戳)
    _mainthread_heart_beat_alive = 6  # 超过该时间算主线程退出,秒
    
    def __init__(self, led, frequency = 1):
        self.led = led  # Pin对象       
        self.blink_frequency = frequency  # 闪烁频率,单位Hz
        self.cycle_accuracy = 10  # 循环精度,毫秒(每次循环的时间)
        self.cycle_times = 0  # 改变led状态需要的循环次数
        self.cycle_count = 0  # 循环计次
        self.running = False  # 控制是否闪烁的指针
        self.lock = _thread.allocate_lock()  # 线程锁
        self.thread_id = None  # 保存线程id
        
        self.frequency_to_cycle_times()

    # 根据频率计算循环次数
    def frequency_to_cycle_times(self):
        self.cycle_times = int((1000 / self.blink_frequency)/10)
    
    # 心跳数据
    @classmethod
    def heart_beat(cls):
        cls._mainthread_heart_beat_data = utime.time()
    
    # 检测主线程是否存活
    @property
    def is_mainthread_alive(self):
        if utime.time() - self.__class__._mainthread_heart_beat_data <= self.__class__._mainthread_heart_beat_alive:
            return True
        else:
            return False
    
    # 闪烁
    def blink(self):
        while self.running and self.is_mainthread_alive:
            if self.cycle_count >= self.cycle_times:  # 达到次数,才改变led的状态
                self.led.toggle()
                self.cycle_count = 0 
            else:
                self.cycle_count += 1
                
            utime.sleep_ms(self.cycle_accuracy)
        
        self.thread_id = None
        self.led.off() # 退出循环时,关闭灯    
            
    # 停止闪烁
    def stop_blink(self):
        with self.lock:
            self.running = False
        
        # 等待子线程结束,但是最大等待时间为循环精度
        start_time = utime.ticks_ms()  # 起始时间
        while self.thread_id is not None:
            if utime.ticks_diff(utime.ticks_ms(), start_time) > self.cycle_accuracy:
                break 
                            
    # 启动闪烁
    def start_blink(self, frequency=None):
        if frequency and (0.1 <= frequency <= 100):
            with self.lock:
                self.blink_frequency = frequency
                self.frequency_to_cycle_times()
                
            self.running = True
            if self.thread_id is None:     
                self.thread_id = _thread.start_new_thread(self.blink, ())
                
        else: # 频率为0或设置不符合要求,停止
            self.stop_blink()

    # 按档位闪烁
    def blink_adjust_speed_with_position(self, position):
        if position == 0:
            frequency = 0
        elif position == 1:
            frequency = 0.25    
        elif position == 2:
            frequency = 0.5
        elif position == 3:    
            frequency = 1
        elif position == 4:    
            frequency = 2
        elif position == 5:    
            frequency = 4
        elif position == 6:    
            frequency = 8
        elif position == 7:    
            frequency = 16
        elif position == 8:    
            frequency = 32
        else:
            frequency = 0
            
        self.start_blink(frequency)
 

            
# 调试代码
if __name__ == '__main__':
    from machine import Pin
    
    led = StatusLed(Pin(25, Pin.OUT))
    led.blink_adjust_speed_with_position(8)
    utime.sleep(20)
    led.blink_adjust_speed_with_position(0)

        今天我又有新的想法，上面的代码是一个指示灯生成一个实例对象，就要新开一个线程。我可以让多个指示灯共用一个线程，节省资源。

        然而还没等这个想法实施，我又来灵感。项目中我使用Timer类来定时执行读取气象数据并发布到MQTT服务器和校时任务， 为啥我不能用来控制led的闪烁呢？ 只要将运行周期设为要闪烁的周期啊。这样就非常简单，根本无需使用_thread，代码如下：

"""
功能: 状态指示灯的类,封装了Timer类,用来来控制led的闪烁
最后更新: 250101
"""
import utime
from machine import Timer, Pin


class StatusLed():
    def __init__(self, pin_no, period=1000):
        self.led = Pin(pin_no, Pin.OUT)  # Pin对象       
        self.default_period = period  # 闪烁周期,毫秒
        self.timer = Timer()

    # 执行闪烁, 传入的参数是Timer的要求
    def do_blink(self, timer):
        self.led.toggle()
    
    # 启动闪烁,传入周期
    def start_blink(self, period):
        if period > 0:
            if period > 10000 or period < 10:  # 超出范围,按默认周期闪烁
                period = self.default_period           
            self.timer.init(period=period, mode=Timer.PERIODIC, callback=self.do_blink)
        
        else:  # 其他情况表明停止
            self.stop_blink()  
            
    # 停止闪烁
    def stop_blink(self):
        self.timer.deinit()
        self.led.off()  # 停止后指示灯熄灭
        
    # 按档位闪烁
    def blink_with_position(self, position):
        if position == 1:
            period = 4000    
        elif position == 2:
            period = 2000
        elif position == 3:    
            period = 1000
        elif position == 4:    
            period = 500
        elif position == 5:    
            period = 250
        elif position == 6:    
            period = 125
        elif position == 7:    
            period = 62
        elif position == 8:    
            period = 31
        else:
            period = 0
            
        self.start_blink(period)        


if __name__ == '__main__':
    green_led = StatusLed(25)
    
    for i in range(9):
        print(f"档位:{i}")
        green_led.blink_with_position(i)
        utime.sleep(10)
        
    green_led.stop_blink()    

总结

        虽然看起来白折腾，但是没有这个折腾过程，怎么会有这个结果呢？我还体验了使用多线程，对定时器的也有更深的理解。