时间同步器模块

介绍

TimeScheduler 是用于多进程同步控制的时间协调器。通过调度多个 Semaphore 信号量，它能够以设定频率同步各子进程的执行周期，适用于数据采集、传感器同步等需要统一时序的系统场景。

此外，配合 worker 函数可进行多进程数据写入模拟测试，用于验证同步调度效果。

类定义

class TimeScheduler:

成员属性

属性名	类型	说明
time_freq	int	时间同步频率（单位 Hz），用于控制每秒触发周期
time_semaphores	List[Semaphore]	子进程使用的信号量列表，每个子进程对应一个信号量
process_name	str	调度器名称，默认为 "time_scheduler"
real_time_accumulate_time_interval	multiprocessing.Value	实际累计时间间隔，用于评估同步效率
step	multiprocessing.Value	同步轮次计数器
time_locker	multiprocessing.Process	后台同步调度进程

函数

init(self, time_semaphores: List[Semaphore], time_freq=10)

初始化时间同步器。

• 参数：
• time_semaphores (List[Semaphore])：控制子进程同步的信号量

• time_freq (int)：同步频率，单位为 Hz，默认值为 10

• 返回：无

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time_worker(self)

后台同步线程的执行逻辑。按照设定频率释放所有子进程信号量，并记录实际触发间隔。

• 参数：无
• 返回：无（内部循环执行）

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start(self)

启动时间同步器（作为独立进程运行）。

• 参数：无
• 返回：无

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stop(self)

关闭并释放时间同步器进程，计算并打印实际采集频率。

• 参数：无
• 返回：无

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子进程工作函数

worker(process_id: int, process_name: str, time_semaphore: Semaphore, result_array: Array, result_lock: Lock)

用于测试的子进程函数。等待调度器释放信号量后执行任务，并写入共享结果数组。

• 参数：
• process_id (int)：进程序号
• process_name (str)：进程名称
• time_semaphore (Semaphore)：进程控制信号量
• result_array (multiprocessing.Array)：共享结果数组

• result_lock (Lock)：写入锁

• 返回：无（无限循环）

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示例入口

if __name__ == "__main__":
    processes = []
    process_num = 4
    result_array = Array('d', process_num * 25)
    time_semaphores = [Semaphore(0) for _ in range(process_num)]
    result_lock = Lock()

    # 启动子进程
    for i in range(process_num):
        process = Process(target=worker, args=(i, f"process_{i}", time_semaphores[i], result_array, result_lock))
        process.start()
        processes.append(process)

    # 启动时间调度器
    time_scheduler = TimeScheduler(time_semaphores, time_freq=10)
    time_scheduler.start()

    try:
        time.sleep(5)
        print("Sample result snapshot:", result_array[:])
    except KeyboardInterrupt:
        print("Main process interrupted.")
    finally:
        time_scheduler.stop()
        for p in processes:
            p.terminate()
            p.join()

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使用建议

如需与机器人系统集成，建议在控制器、传感器等模块的 get() 调用中配合信号量实现“按时间槽执行”的统一时序控制，确保同步采集与控制。