asyncioで非同期処理

久しぶりのMicroPython投稿。秋月電子で購入した「RP2040マイコンボードキット」上でMicroPythonを使い、非同期処理フレームワークで有名どころのasyncioの基本を学ぶことにした。global利用など、相変わらず美しないところがあるのは勘弁。なお、「タスク」という用語を用いている。

やること（何が非同期か？）

キーボード入力処理タスクとLED On/Offタスクとが非同期に動作
入力された文字によりLED On/Offの動作を変える
- 's'：On/OffをStop
- 'r'：On/OffをResume
- 'i'：On/Offの間隔を100ms増やす
- 'd'：On/Offの間隔を100ms減らす
- 'e'：すべてのタスク終了（メイン含む）
両タスク間の排他処理は未考慮

ソースコード

いつものように、キーとなるところを記載。

importなど

import uasyncio as asyncio
from machine import Pin
import utime
from sys import stdin
from select import poll, POLLIN

各種import
- asyncio
- GPIO PIN(LED用)
- キーボード入力関連(stdin,select)

共通

cmd = 'n' # 's':stop 'r':resume 'e':end 'i':100ms increment 'd':100ms decrement

poll_obj = poll()
poll_obj.register(stdin, POLLIN)

キーボードから入力されるコマンドの定義（後述）
キーボード入力用変数

メイン

async def main():
    task1 = asyncio.create_task(led_task())
    task2 = asyncio.create_task(keyboard_task())
    #await led_task() # run led_task() and wait until it ends
    await task1 # wait until task1 ends
    await task2 # wait until task2 ends
    print('main End')

asyncio.run(main())

キーボード入力処理タスク起動
LED On/OfFタスク起動
タスク終了待ち（await）
- 「await タスク」とすると、タスクを起動し、終了まで待つ

キーボード入力処理タスク

async def keyboard_task():
    global cmd
    count = 0
    last_input = 'n'
    while True:       
        if poll_obj.poll(10):
            input_one = stdin.read(1)
            if input_one == '\n': # '\n' comes twice.
                if count == 0:
                    count += 1
                else: # count == 1
                    cmd = last_input
                    #print(cmd) # does not print well
                    #print(cmd.encode())
                    count = 0
                    if cmd == 'e':
                        break
            else:
                last_input = input_one
        else:
            await asyncio.sleep_ms(10)
    print('keyboard_task End')

入力された文字を格納
- 小生の環境では、１文字づつではなく、改行コードが入力された時点で、改行コードを含む文字数のpoll()がTrueとなる
- 改行コードは２回発生
- 改行コードの一つ前に入力された文字をcmdに格納
- 'e'が入力されるとタスク終了
「await asyncio.sleep_ms()」により、他のタスクへ制御を移す

LED On/OfFタスク

async def led_task():
    global cmd
    led = Pin(0, Pin.OUT)
    going = 1
    interval = 500 # ms
    while True:
        if cmd == 'e':
            break
        elif cmd == 's':
            going = 0
        elif cmd == 'r':
            going = 1
        elif cmd == 'i':
            interval += 100
        elif cmd == 'd':
            interval -= 100
            if interval < 100:
                interval = 100
        cmd = 'n' # back to default
        if going == 1:
            led.value(1)
            await asyncio.sleep_ms(interval)
            led.value(0)
            await asyncio.sleep_ms(interval)
        else:
            await asyncio.sleep_ms(10)
    print('led_task End')

LED接続ピンは0
進行中フラグgoing
LED点滅間隔デフォルト値は500ms
キーボード入力されたコマンド（文字）の処理（前述）
進行中フラグON時には点滅
「await asyncio.sleep_ms()」により、他のタスクへ制御を移す

全体

import uasyncio as asyncio
from machine import Pin
import utime
from sys import stdin
from select import poll, POLLIN

cmd = 'n' # 's':stop 'r':resume 'e':end 'i':100ms increment 'd':100ms decrement

poll_obj = poll()
poll_obj.register(stdin, POLLIN)

async def keyboard_task():
    global cmd
    count = 0
    last_input = 'n'
    while True:       
        if poll_obj.poll(10):
            input_one = stdin.read(1)
            if input_one == '\n': # '\n' comes twice.
                if count == 0:
                    count += 1
                else: # count == 1
                    cmd = last_input
                    #print(cmd) # does not print well
                    #print(cmd.encode())
                    count = 0
                    if cmd == 'e':
                        break
            else:
                last_input = input_one
        else:
            await asyncio.sleep_ms(10)
    print('keyboard_task End')

async def led_task():
    global cmd
    led = Pin(0, Pin.OUT)
    going = 1
    interval = 500 # ms
    while True:
        if cmd == 'e':
            break
        elif cmd == 's':
            going = 0
        elif cmd == 'r':
            going = 1
        elif cmd == 'i':
            interval += 100
        elif cmd == 'd':
            interval -= 100
            if interval < 100:
                interval = 100
        cmd = 'n' # back to default
        if going == 1:
            led.value(1)
            await asyncio.sleep_ms(interval)
            led.value(0)
            await asyncio.sleep_ms(interval)
        else:
            await asyncio.sleep_ms(10)
    print('led_task End')

async def main():
    task1 = asyncio.create_task(led_task())
    task2 = asyncio.create_task(keyboard_task())
    #await led_task() # run led_task() and wait until it ends
    await task1 # wait until task1 ends
    await task2 # wait until task2 ends
    print('main End')

asyncio.run(main())

検証

ほぼ自明なので省略

終わりに

時間がかかったが、理解してしまえば、使えるような気がする。スレッドとどのように使い分けるのかまでは至らず。

MicroPythonを使ってみる（その６：asyncio）