9 Commits

Author SHA1 Message Date
awe
34d151aef1 fix bug 2026-02-13 17:49:43 +03:00
awe
0ecb83751f add background remove 2026-02-13 17:45:14 +03:00
awe
66a318fff8 add calibration file 2026-02-13 17:32:04 +03:00
awe
d2d504f5b8 fix axis 2026-02-11 19:26:00 +03:00
awe
66b9eee230 right ifft implementation 2026-02-11 18:43:43 +03:00
awe
ea57f87920 new graph style 2026-02-11 18:27:12 +03:00
awe
c3acd0c193 new project structure 2026-02-11 16:32:21 +03:00
awe
0eaa07c03a gitignore upd 2026-02-11 16:32:04 +03:00
64c813bf02 implemented new normalisator mode: projector. It takes upper and lower evenlopes of ref signal and projects raw data from evenlopes scope to +-1000 2026-02-10 21:55:12 +03:00
20 changed files with 1923 additions and 1553 deletions

8
.gitignore vendored Normal file
View File

@ -0,0 +1,8 @@
my_picocom_logfile.txt
*pyc
__pycache__/
*.log
*.tmp
*.bak
*.swp
*.swo

File diff suppressed because it is too large Load Diff

BIN
background.npy Normal file

Binary file not shown.

BIN
calib_envelope.npy Normal file

Binary file not shown.

102
replay_pty.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,102 @@
#!/usr/bin/env python3
"""
Эмулятор серийного порта: воспроизводит лог-файл в цикле через PTY.
Использование:
python3 replay_pty.py my_picocom_logfile.txt
python3 replay_pty.py my_picocom_logfile.txt --pty /tmp/ttyVIRT0
python3 replay_pty.py my_picocom_logfile.txt --speed 2.0 # в 2 раза быстрее реального
python3 replay_pty.py my_picocom_logfile.txt --speed 0 # максимально быстро
Затем в другом терминале:
python -m rfg_adc_plotter.main /tmp/ttyVIRT0
"""
import argparse
import os
import sys
import time
def main():
parser = argparse.ArgumentParser(
description="Воспроизводит лог-файл через PTY как виртуальный серийный порт."
)
parser.add_argument("file", help="Путь к лог-файлу (например my_picocom_logfile.txt)")
parser.add_argument(
"--pty",
default="/tmp/ttyVIRT0",
help="Путь симлинка PTY (по умолчанию /tmp/ttyVIRT0)",
)
parser.add_argument(
"--speed",
type=float,
default=1.0,
help=(
"Множитель скорости воспроизведения: "
"1.0 = реальное время при --baud, "
"2.0 = вдвое быстрее, "
"0 = максимально быстро"
),
)
parser.add_argument(
"--baud",
type=int,
default=115200,
help="Скорость (бод) для расчёта задержек (по умолчанию 115200)",
)
args = parser.parse_args()
if not os.path.isfile(args.file):
sys.stderr.write(f"[error] Файл не найден: {args.file}\n")
sys.exit(1)
# Открываем PTY-пару: master (мы пишем) / slave (GUI читает)
master_fd, slave_fd = os.openpty()
slave_path = os.ttyname(slave_fd)
os.close(slave_fd) # GUI откроет slave сам по симлинку
# Симлинк с удобным именем
try:
os.unlink(args.pty)
except FileNotFoundError:
pass
os.symlink(slave_path, args.pty)
print(f"PTY slave : {slave_path}")
print(f"Симлинк : {args.pty}{slave_path}")
print(f"Запустите : python -m rfg_adc_plotter.main {args.pty}")
print("Ctrl+C для остановки.\n")
# Задержка на байт: 10 бит (8N1) / скорость / множитель
if args.speed > 0:
bytes_per_sec = args.baud / 10.0 * args.speed
delay_per_byte = 1.0 / bytes_per_sec
else:
delay_per_byte = 0.0
loop = 0
try:
while True:
loop += 1
print(f"[loop {loop}] {args.file}")
with open(args.file, "rb") as f:
for line in f:
os.write(master_fd, line)
if delay_per_byte > 0:
time.sleep(delay_per_byte * len(line))
except KeyboardInterrupt:
print("\nОстановлено.")
finally:
try:
os.unlink(args.pty)
except Exception:
pass
try:
os.close(master_fd)
except Exception:
pass
if __name__ == "__main__":
main()

View File

View File

@ -0,0 +1,13 @@
WF_WIDTH = 1000 # максимальное число точек в ряду водопада
FFT_LEN = 2048 # длина БПФ для спектра/водопада спектров
# Порог для инверсии сырых данных: если среднее значение свипа ниже порога —
# считаем, что сигнал «меньше нуля» и домножаем свип на -1
DATA_INVERSION_THRESHOLD = 10.0
# Параметры IFFT-спектра (временной профиль из спектра 3.2..14.3 ГГц)
# Двусторонний спектр формируется как: [нули -14.3..-3.2 | нули -3.2..+3.2 | данные +3.2..+14.3]
ZEROS_LOW = 758 # нули от -14.3 до -3.2 ГГц
ZEROS_MID = 437 # нули от -3.2 до +3.2 ГГц
SWEEP_LEN = 758 # ожидаемая длина свипа (3.2 → 14.3 ГГц)
FREQ_SPAN_GHZ = 28.6 # полная двусторонняя полоса (-14.3 .. +14.3 ГГц)
IFFT_LEN = ZEROS_LOW + ZEROS_MID + SWEEP_LEN # = 1953

View File

View File

@ -0,0 +1,346 @@
"""Matplotlib-бэкенд реалтайм-плоттера свипов."""
import sys
import threading
from queue import Queue
from typing import Optional, Tuple
import numpy as np
from rfg_adc_plotter.constants import FFT_LEN, FREQ_SPAN_GHZ, IFFT_LEN
_IFFT_T_MAX_NS = float((IFFT_LEN - 1) / (FREQ_SPAN_GHZ * 1e9) * 1e9)
from rfg_adc_plotter.io.sweep_reader import SweepReader
from rfg_adc_plotter.processing.normalizer import build_calib_envelopes
from rfg_adc_plotter.state.app_state import BACKGROUND_PATH, CALIB_ENVELOPE_PATH, AppState, format_status
from rfg_adc_plotter.state.ring_buffer import RingBuffer
from rfg_adc_plotter.types import SweepPacket
def _parse_ylim(ylim_str: Optional[str]) -> Optional[Tuple[float, float]]:
if not ylim_str:
return None
try:
y0, y1 = ylim_str.split(",")
return (float(y0), float(y1))
except Exception:
sys.stderr.write("[warn] Некорректный формат --ylim, игнорирую. Ожидалось min,max\n")
return None
def _parse_spec_clip(spec: Optional[str]) -> Optional[Tuple[float, float]]:
if not spec:
return None
s = str(spec).strip().lower()
if s in ("off", "none", "no"):
return None
try:
p0, p1 = s.replace(";", ",").split(",")
low, high = float(p0), float(p1)
if not (0.0 <= low < high <= 100.0):
return None
return (low, high)
except Exception:
return None
def _visible_levels(data: np.ndarray, axis) -> Optional[Tuple[float, float]]:
"""(vmin, vmax) по текущей видимой области imshow."""
if data.size == 0:
return None
ny, nx = data.shape[0], data.shape[1]
try:
x0, x1 = axis.get_xlim()
y0, y1 = axis.get_ylim()
except Exception:
x0, x1 = 0.0, float(nx - 1)
y0, y1 = 0.0, float(ny - 1)
xmin, xmax = sorted((float(x0), float(x1)))
ymin, ymax = sorted((float(y0), float(y1)))
ix0 = max(0, min(nx - 1, int(np.floor(xmin))))
ix1 = max(0, min(nx - 1, int(np.ceil(xmax))))
iy0 = max(0, min(ny - 1, int(np.floor(ymin))))
iy1 = max(0, min(ny - 1, int(np.ceil(ymax))))
if ix1 < ix0:
ix1 = ix0
if iy1 < iy0:
iy1 = iy0
sub = data[iy0 : iy1 + 1, ix0 : ix1 + 1]
finite = np.isfinite(sub)
if not finite.any():
return None
vals = sub[finite]
vmin = float(np.min(vals))
vmax = float(np.max(vals))
if not (np.isfinite(vmin) and np.isfinite(vmax)) or vmin == vmax:
return None
return (vmin, vmax)
def run_matplotlib(args):
try:
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.animation import FuncAnimation
from matplotlib.widgets import CheckButtons, Slider
except Exception as e:
sys.stderr.write(f"[error] Нужны matplotlib и её зависимости: {e}\n")
sys.exit(1)
q: Queue[SweepPacket] = Queue(maxsize=1000)
stop_event = threading.Event()
reader = SweepReader(args.port, args.baud, q, stop_event, fancy=bool(args.fancy))
reader.start()
max_sweeps = int(max(10, args.max_sweeps))
max_fps = max(1.0, float(args.max_fps))
interval_ms = int(1000.0 / max_fps)
spec_clip = _parse_spec_clip(getattr(args, "spec_clip", None))
spec_mean_sec = float(getattr(args, "spec_mean_sec", 0.0))
fixed_ylim = _parse_ylim(getattr(args, "ylim", None))
norm_type = str(getattr(args, "norm_type", "projector")).strip().lower()
state = AppState(norm_type=norm_type)
ring = RingBuffer(max_sweeps)
# --- Создание фигуры ---
fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(12, 8))
(ax_line, ax_img), (ax_fft, ax_spec) = axs
if hasattr(fig.canvas.manager, "set_window_title"):
fig.canvas.manager.set_window_title(args.title)
fig.subplots_adjust(wspace=0.25, hspace=0.35, left=0.07, right=0.90, top=0.92, bottom=0.08)
# Статусная строка
status_text = fig.text(0.01, 0.01, "", ha="left", va="bottom", fontsize=8, family="monospace")
# График последнего свипа
line_obj, = ax_line.plot([], [], lw=1, color="tab:blue")
line_norm_obj, = ax_line.plot([], [], lw=1, color="tab:green")
line_env_lo, = ax_line.plot([], [], lw=1, color="tab:orange", linestyle="--", alpha=0.7)
line_env_hi, = ax_line.plot([], [], lw=1, color="tab:orange", linestyle="--", alpha=0.7)
ax_line.set_title("Сырые данные", pad=1)
ax_line.set_xlabel("Частота, ГГц")
channel_text = ax_line.text(
0.98, 0.98, "", transform=ax_line.transAxes,
ha="right", va="top", fontsize=9, family="monospace",
)
if fixed_ylim is not None:
ax_line.set_ylim(fixed_ylim)
# График спектра
fft_line_obj, = ax_fft.plot([], [], lw=1)
ax_fft.set_title("FFT", pad=1)
ax_fft.set_xlabel("Время, нс")
ax_fft.set_ylabel("Мощность, дБ")
# Водопад сырых данных
img_obj = ax_img.imshow(
np.zeros((1, 1), dtype=np.float32),
aspect="auto", interpolation="nearest", origin="lower", cmap=args.cmap,
)
ax_img.set_title("Сырые данные", pad=12)
ax_img.set_ylabel("частота")
try:
ax_img.tick_params(axis="x", labelbottom=False)
except Exception:
pass
# Водопад спектров
img_fft_obj = ax_spec.imshow(
np.zeros((1, 1), dtype=np.float32),
aspect="auto", interpolation="nearest", origin="lower", cmap=args.cmap,
)
ax_spec.set_title("B-scan (дБ)", pad=12)
ax_spec.set_ylabel("Время, нс")
try:
ax_spec.tick_params(axis="x", labelbottom=False)
except Exception:
pass
# Слайдеры и чекбокс
contrast_slider = None
try:
fft_bins = ring.fft_bins
ax_smin = fig.add_axes([0.92, 0.55, 0.02, 0.35])
ax_smax = fig.add_axes([0.95, 0.55, 0.02, 0.35])
ax_sctr = fig.add_axes([0.98, 0.55, 0.02, 0.35])
ax_cb = fig.add_axes([0.92, 0.45, 0.08, 0.08])
ax_cb_file = fig.add_axes([0.92, 0.36, 0.08, 0.08])
ymin_slider = Slider(ax_smin, "Y min", 0, max(1, fft_bins - 1), valinit=0, valstep=1, orientation="vertical")
ymax_slider = Slider(ax_smax, "Y max", 0, max(1, fft_bins - 1), valinit=max(1, fft_bins - 1), valstep=1, orientation="vertical")
contrast_slider = Slider(ax_sctr, "Int max", 0, 100, valinit=100, valstep=1, orientation="vertical")
calib_cb = CheckButtons(ax_cb, ["калибровка"], [False])
calib_file_cb = CheckButtons(ax_cb_file, ["из файла"], [False])
import os as _os
if not _os.path.isfile(CALIB_ENVELOPE_PATH):
ax_cb_file.set_visible(False)
def _on_ylim_change(_val):
try:
y0 = int(min(ymin_slider.val, ymax_slider.val))
y1 = int(max(ymin_slider.val, ymax_slider.val))
ax_spec.set_ylim(y0, y1)
fig.canvas.draw_idle()
except Exception:
pass
def _on_calib_file_clicked(_v):
use_file = bool(calib_file_cb.get_status()[0])
if use_file:
ok = state.load_calib_envelope(CALIB_ENVELOPE_PATH)
if ok:
state.set_calib_mode("file")
else:
calib_file_cb.set_active(0) # снять галочку
else:
state.set_calib_mode("live")
state.set_calib_enabled(bool(calib_cb.get_status()[0]))
def _on_calib_clicked(_v):
import os as _os2
if _os2.path.isfile(CALIB_ENVELOPE_PATH):
ax_cb_file.set_visible(True)
state.set_calib_enabled(bool(calib_cb.get_status()[0]))
fig.canvas.draw_idle()
ax_btn_bg = fig.add_axes([0.92, 0.27, 0.08, 0.05])
ax_cb_bg = fig.add_axes([0.92, 0.20, 0.08, 0.06])
from matplotlib.widgets import Button as MplButton
save_bg_btn = MplButton(ax_btn_bg, "Сохр. фон")
bg_cb = CheckButtons(ax_cb_bg, ["вычет фона"], [False])
def _on_save_bg(_event):
ok = state.save_background()
if ok:
state.load_background()
fig.canvas.draw_idle()
def _on_bg_clicked(_v):
state.set_background_enabled(bool(bg_cb.get_status()[0]))
save_bg_btn.on_clicked(_on_save_bg)
bg_cb.on_clicked(_on_bg_clicked)
ymin_slider.on_changed(_on_ylim_change)
ymax_slider.on_changed(_on_ylim_change)
contrast_slider.on_changed(lambda _v: fig.canvas.draw_idle())
calib_cb.on_clicked(_on_calib_clicked)
calib_file_cb.on_clicked(_on_calib_file_clicked)
except Exception:
calib_cb = None
FREQ_MIN = 3.323
FREQ_MAX = 14.323
# --- Инициализация imshow при первом свипе ---
def _init_imshow_extents():
w = ring.width
ms = ring.max_sweeps
fb = ring.fft_bins
img_obj.set_data(np.zeros((w, ms), dtype=np.float32))
img_obj.set_extent((0, ms - 1, FREQ_MIN, FREQ_MAX))
ax_img.set_xlim(0, ms - 1)
ax_img.set_ylim(FREQ_MIN, FREQ_MAX)
img_fft_obj.set_data(np.zeros((fb, ms), dtype=np.float32))
img_fft_obj.set_extent((0, ms - 1, 0.0, _IFFT_T_MAX_NS))
ax_spec.set_xlim(0, ms - 1)
ax_spec.set_ylim(0.0, _IFFT_T_MAX_NS)
ax_fft.set_xlim(0.0, _IFFT_T_MAX_NS)
_imshow_initialized = [False]
def update(_frame):
changed = state.drain_queue(q, ring) > 0
if changed and not _imshow_initialized[0] and ring.is_ready:
_init_imshow_extents()
_imshow_initialized[0] = True
# Линейный график свипа
if state.current_sweep_raw is not None:
raw = state.current_sweep_raw
if ring.x_shared is not None and raw.size <= ring.x_shared.size:
xs = ring.x_shared[: raw.size]
else:
xs = np.arange(raw.size, dtype=np.int32)
def _norm_to_max(data):
m = float(np.nanmax(np.abs(data)))
return data / m if m > 0.0 else data
line_obj.set_data(xs, _norm_to_max(raw))
if state.calib_mode == "file" and state.calib_file_envelope is not None:
upper = state.calib_file_envelope
lower = -upper
m_env = float(np.nanmax(np.abs(upper)))
if m_env <= 0.0:
m_env = 1.0
line_env_lo.set_data(xs[: upper.size], lower / m_env)
line_env_hi.set_data(xs[: upper.size], upper / m_env)
elif state.last_calib_sweep is not None:
calib = state.last_calib_sweep
m_calib = float(np.nanmax(np.abs(calib)))
if m_calib <= 0.0:
m_calib = 1.0
lower, upper = build_calib_envelopes(calib)
line_env_lo.set_data(xs[: calib.size], lower / m_calib)
line_env_hi.set_data(xs[: calib.size], upper / m_calib)
else:
line_env_lo.set_data([], [])
line_env_hi.set_data([], [])
if state.current_sweep_norm is not None:
line_norm_obj.set_data(xs[: state.current_sweep_norm.size], _norm_to_max(state.current_sweep_norm))
else:
line_norm_obj.set_data([], [])
ax_line.set_xlim(FREQ_MIN, FREQ_MAX)
if fixed_ylim is None:
ax_line.set_ylim(-1.05, 1.05)
ax_line.set_ylabel("/ max")
# Спектр — используем уже вычисленный в ring IFFT (временной профиль)
if ring.last_fft_vals is not None and ring.fft_time_axis is not None:
fft_vals = ring.last_fft_vals
xs_fft = ring.fft_time_axis
n = min(fft_vals.size, xs_fft.size)
fft_line_obj.set_data(xs_fft[:n], fft_vals[:n])
if np.isfinite(np.nanmin(fft_vals)) and np.isfinite(np.nanmax(fft_vals)):
ax_fft.set_xlim(0, float(xs_fft[n - 1]))
ax_fft.set_ylim(float(np.nanmin(fft_vals)), float(np.nanmax(fft_vals)))
# Водопад сырых данных
if changed and ring.is_ready:
disp = ring.get_display_ring()
if ring.x_shared is not None:
n = ring.x_shared.size
disp = disp[:n, :]
img_obj.set_data(disp)
img_obj.set_extent((0, ring.max_sweeps - 1, FREQ_MIN, FREQ_MAX))
ax_img.set_ylim(FREQ_MIN, FREQ_MAX)
levels = _visible_levels(disp, ax_img)
if levels is not None:
img_obj.set_clim(vmin=levels[0], vmax=levels[1])
# Водопад спектров
if changed and ring.is_ready:
disp_fft = ring.get_display_ring_fft()
disp_fft = ring.subtract_recent_mean_fft(disp_fft, spec_mean_sec)
img_fft_obj.set_data(disp_fft)
levels = ring.compute_fft_levels(disp_fft, spec_clip)
if levels is not None:
try:
c = float(contrast_slider.val) / 100.0 if contrast_slider is not None else 1.0
except Exception:
c = 1.0
vmax_eff = levels[0] + c * (levels[1] - levels[0])
img_fft_obj.set_clim(vmin=levels[0], vmax=vmax_eff)
# Статус и подпись канала
if changed and state.current_info:
status_text.set_text(format_status(state.current_info))
channel_text.set_text(state.format_channel_label())
return (line_obj, line_norm_obj, line_env_lo, line_env_hi, img_obj, fft_line_obj, img_fft_obj, status_text, channel_text)
ani = FuncAnimation(fig, update, interval=interval_ms, blit=False)
plt.show()
stop_event.set()
reader.join(timeout=1.0)

View File

@ -0,0 +1,378 @@
"""PyQtGraph-бэкенд реалтайм-плоттера свипов."""
import sys
import threading
from queue import Queue
from typing import Optional, Tuple
import numpy as np
from rfg_adc_plotter.constants import FREQ_SPAN_GHZ, IFFT_LEN
from rfg_adc_plotter.io.sweep_reader import SweepReader
from rfg_adc_plotter.processing.normalizer import build_calib_envelopes
from rfg_adc_plotter.state.app_state import BACKGROUND_PATH, CALIB_ENVELOPE_PATH, AppState, format_status
from rfg_adc_plotter.state.ring_buffer import RingBuffer
from rfg_adc_plotter.types import SweepPacket
# Максимальное значение временной оси IFFT в нс
_IFFT_T_MAX_NS = float((IFFT_LEN - 1) / (FREQ_SPAN_GHZ * 1e9) * 1e9)
def _parse_ylim(ylim_str: Optional[str]) -> Optional[Tuple[float, float]]:
if not ylim_str:
return None
try:
y0, y1 = ylim_str.split(",")
return (float(y0), float(y1))
except Exception:
return None
def _parse_spec_clip(spec: Optional[str]) -> Optional[Tuple[float, float]]:
if not spec:
return None
s = str(spec).strip().lower()
if s in ("off", "none", "no"):
return None
try:
p0, p1 = s.replace(";", ",").split(",")
low, high = float(p0), float(p1)
if not (0.0 <= low < high <= 100.0):
return None
return (low, high)
except Exception:
return None
def _visible_levels(
data: np.ndarray,
plot_item,
freq_min: Optional[float] = None,
freq_max: Optional[float] = None,
) -> Optional[Tuple[float, float]]:
"""(vmin, vmax) по текущей видимой области ImageItem.
Если freq_min/freq_max заданы, ось Y трактуется как частота [freq_min..freq_max]
и пересчитывается в индексы строк данных.
"""
if data.size == 0:
return None
ny, nx = data.shape[0], data.shape[1]
try:
(x0, x1), (y0, y1) = plot_item.viewRange()
except Exception:
x0, x1 = 0.0, float(nx - 1)
y0, y1 = 0.0, float(ny - 1)
xmin, xmax = sorted((float(x0), float(x1)))
ymin, ymax = sorted((float(y0), float(y1)))
ix0 = max(0, min(nx - 1, int(np.floor(xmin))))
ix1 = max(0, min(nx - 1, int(np.ceil(xmax))))
if freq_min is not None and freq_max is not None and freq_max > freq_min:
span = freq_max - freq_min
iy0 = max(0, min(ny - 1, int(np.floor((ymin - freq_min) / span * ny))))
iy1 = max(0, min(ny - 1, int(np.ceil((ymax - freq_min) / span * ny))))
else:
iy0 = max(0, min(ny - 1, int(np.floor(ymin))))
iy1 = max(0, min(ny - 1, int(np.ceil(ymax))))
if ix1 < ix0:
ix1 = ix0
if iy1 < iy0:
iy1 = iy0
sub = data[iy0 : iy1 + 1, ix0 : ix1 + 1]
finite = np.isfinite(sub)
if not finite.any():
return None
vals = sub[finite]
vmin = float(np.min(vals))
vmax = float(np.max(vals))
if not (np.isfinite(vmin) and np.isfinite(vmax)) or vmin == vmax:
return None
return (vmin, vmax)
def run_pyqtgraph(args):
"""Быстрый GUI на PyQtGraph. Требует pyqtgraph и PyQt5/PySide6."""
try:
import pyqtgraph as pg
from PyQt5 import QtCore, QtWidgets # noqa: F401
except Exception:
try:
import pyqtgraph as pg
from PySide6 import QtCore, QtWidgets # noqa: F401
except Exception as e:
raise RuntimeError(
"pyqtgraph/PyQt5(PySide6) не найдены. Установите: pip install pyqtgraph PyQt5"
) from e
q: Queue[SweepPacket] = Queue(maxsize=1000)
stop_event = threading.Event()
reader = SweepReader(args.port, args.baud, q, stop_event, fancy=bool(args.fancy))
reader.start()
max_sweeps = int(max(10, args.max_sweeps))
max_fps = max(1.0, float(args.max_fps))
interval_ms = int(1000.0 / max_fps)
spec_clip = _parse_spec_clip(getattr(args, "spec_clip", None))
spec_mean_sec = float(getattr(args, "spec_mean_sec", 0.0))
fixed_ylim = _parse_ylim(getattr(args, "ylim", None))
norm_type = str(getattr(args, "norm_type", "projector")).strip().lower()
state = AppState(norm_type=norm_type)
ring = RingBuffer(max_sweeps)
# --- Создание окна ---
pg.setConfigOptions(useOpenGL=True, antialias=False)
app = pg.mkQApp(args.title)
win = pg.GraphicsLayoutWidget(show=True, title=args.title)
win.resize(1200, 600)
# График последнего свипа (слева-сверху)
p_line = win.addPlot(row=0, col=0, title="Сырые данные")
p_line.showGrid(x=True, y=True, alpha=0.3)
curve = p_line.plot(pen=pg.mkPen((80, 120, 255), width=1))
curve_norm = p_line.plot(pen=pg.mkPen((60, 180, 90), width=1))
curve_env_lo = p_line.plot(pen=pg.mkPen((255, 165, 0), width=1, style=QtCore.Qt.DashLine))
curve_env_hi = p_line.plot(pen=pg.mkPen((255, 165, 0), width=1, style=QtCore.Qt.DashLine))
p_line.setLabel("bottom", "Частота, ГГц")
p_line.setLabel("left", "Y")
p_line.setXRange(3.323, 14.323, padding=0)
p_line.enableAutoRange(axis="x", enable=False)
ch_text = pg.TextItem("", anchor=(1, 1))
ch_text.setZValue(10)
p_line.addItem(ch_text)
if fixed_ylim is not None:
p_line.setYRange(fixed_ylim[0], fixed_ylim[1], padding=0)
# Водопад (справа-сверху)
p_img = win.addPlot(row=0, col=1, title="Сырые данные водопад")
p_img.invertY(False)
p_img.showGrid(x=False, y=False)
p_img.setLabel("bottom", "Время (новое справа)")
try:
p_img.getAxis("bottom").setStyle(showValues=False)
except Exception:
pass
p_img.setLabel("left", "Частота, ГГц")
p_img.enableAutoRange(enable=False)
img = pg.ImageItem()
p_img.addItem(img)
# Применяем LUT из цветовой карты
try:
cm = pg.colormap.get(args.cmap)
img.setLookupTable(cm.getLookupTable(0.0, 1.0, 256))
except Exception:
pass
# FFT (слева-снизу)
p_fft = win.addPlot(row=1, col=0, title="FFT")
p_fft.showGrid(x=True, y=True, alpha=0.3)
curve_fft = p_fft.plot(pen=pg.mkPen((255, 120, 80), width=1))
p_fft.setLabel("bottom", "Время, нс")
p_fft.setLabel("left", "Мощность, дБ")
# Водопад спектров (справа-снизу)
p_spec = win.addPlot(row=1, col=1, title="B-scan (дБ)")
p_spec.invertY(True)
p_spec.showGrid(x=False, y=False)
p_spec.setLabel("bottom", "Время (новое справа)")
try:
p_spec.getAxis("bottom").setStyle(showValues=False)
except Exception:
pass
p_spec.setLabel("left", "Время, нс")
img_fft = pg.ImageItem()
p_spec.addItem(img_fft)
# Чекбоксы калибровки — в одном контейнере
calib_widget = QtWidgets.QWidget()
calib_layout = QtWidgets.QHBoxLayout(calib_widget)
calib_layout.setContentsMargins(2, 2, 2, 2)
calib_layout.setSpacing(8)
calib_cb = QtWidgets.QCheckBox("калибровка")
calib_file_cb = QtWidgets.QCheckBox("из файла")
calib_file_cb.setEnabled(False) # активируется только если файл существует
calib_layout.addWidget(calib_cb)
calib_layout.addWidget(calib_file_cb)
cb_container_proxy = QtWidgets.QGraphicsProxyWidget()
cb_container_proxy.setWidget(calib_widget)
win.addItem(cb_container_proxy, row=2, col=1)
def _check_file_cb_available():
import os
calib_file_cb.setEnabled(os.path.isfile(CALIB_ENVELOPE_PATH))
_check_file_cb_available()
def _on_calib_file_toggled(checked):
if checked:
ok = state.load_calib_envelope(CALIB_ENVELOPE_PATH)
if ok:
state.set_calib_mode("file")
else:
calib_file_cb.setChecked(False)
else:
state.set_calib_mode("live")
state.set_calib_enabled(calib_cb.isChecked())
def _on_calib_toggled(_v):
_check_file_cb_available()
state.set_calib_enabled(calib_cb.isChecked())
calib_cb.stateChanged.connect(_on_calib_toggled)
calib_file_cb.stateChanged.connect(lambda _v: _on_calib_file_toggled(calib_file_cb.isChecked()))
# Кнопка сохранения фона + чекбокс вычета фона
bg_widget = QtWidgets.QWidget()
bg_layout = QtWidgets.QHBoxLayout(bg_widget)
bg_layout.setContentsMargins(2, 2, 2, 2)
bg_layout.setSpacing(8)
save_bg_btn = QtWidgets.QPushButton("Сохр. фон")
bg_cb = QtWidgets.QCheckBox("вычет фона")
bg_cb.setEnabled(False)
bg_layout.addWidget(save_bg_btn)
bg_layout.addWidget(bg_cb)
bg_container_proxy = QtWidgets.QGraphicsProxyWidget()
bg_container_proxy.setWidget(bg_widget)
win.addItem(bg_container_proxy, row=2, col=0)
def _on_save_bg():
ok = state.save_background()
if ok:
state.load_background()
bg_cb.setEnabled(True)
save_bg_btn.clicked.connect(_on_save_bg)
bg_cb.stateChanged.connect(lambda _v: state.set_background_enabled(bg_cb.isChecked()))
# Статусная строка
status = pg.LabelItem(justify="left")
win.addItem(status, row=3, col=0, colspan=2)
_imshow_initialized = [False]
FREQ_MIN = 3.323
FREQ_MAX = 14.323
def _init_imshow_extents():
ms = ring.max_sweeps
fb = ring.fft_bins
img.setImage(ring.ring.T, autoLevels=False)
img.setRect(pg.QtCore.QRectF(0.0, FREQ_MIN, float(ms), FREQ_MAX - FREQ_MIN))
p_img.setRange(xRange=(0, ms - 1), yRange=(FREQ_MIN, FREQ_MAX), padding=0)
p_line.setXRange(FREQ_MIN, FREQ_MAX, padding=0)
img_fft.setImage(ring.ring_fft.T, autoLevels=False)
img_fft.setRect(pg.QtCore.QRectF(0.0, 0.0, float(ms), _IFFT_T_MAX_NS))
p_spec.setRange(xRange=(0, ms - 1), yRange=(0.0, _IFFT_T_MAX_NS), padding=0)
p_fft.setXRange(0.0, _IFFT_T_MAX_NS, padding=0)
def _img_rect(ms: int) -> "pg.QtCore.QRectF":
return pg.QtCore.QRectF(0.0, FREQ_MIN, float(ms), FREQ_MAX - FREQ_MIN)
def update():
changed = state.drain_queue(q, ring) > 0
if changed and not _imshow_initialized[0] and ring.is_ready:
_init_imshow_extents()
_imshow_initialized[0] = True
# Линейный график свипа
if state.current_sweep_raw is not None and ring.x_shared is not None:
raw = state.current_sweep_raw
xs = ring.x_shared[: raw.size] if raw.size <= ring.x_shared.size else np.arange(raw.size)
def _norm_to_max(data):
m = float(np.nanmax(np.abs(data)))
return data / m if m > 0.0 else data
curve.setData(xs, _norm_to_max(raw), autoDownsample=True)
if state.calib_mode == "file" and state.calib_file_envelope is not None:
upper = state.calib_file_envelope
lower = -upper
m_env = float(np.nanmax(np.abs(upper)))
if m_env <= 0.0:
m_env = 1.0
curve_env_lo.setData(xs[: upper.size], lower / m_env, autoDownsample=True)
curve_env_hi.setData(xs[: upper.size], upper / m_env, autoDownsample=True)
elif state.last_calib_sweep is not None:
calib = state.last_calib_sweep
m_calib = float(np.nanmax(np.abs(calib)))
if m_calib <= 0.0:
m_calib = 1.0
lower, upper = build_calib_envelopes(calib)
curve_env_lo.setData(xs[: calib.size], lower / m_calib, autoDownsample=True)
curve_env_hi.setData(xs[: calib.size], upper / m_calib, autoDownsample=True)
else:
curve_env_lo.setData([], [])
curve_env_hi.setData([], [])
if state.current_sweep_norm is not None:
curve_norm.setData(xs[: state.current_sweep_norm.size], _norm_to_max(state.current_sweep_norm), autoDownsample=True)
else:
curve_norm.setData([], [])
if fixed_ylim is None:
p_line.setYRange(-1.05, 1.05, padding=0)
p_line.setLabel("left", "/ max")
# Спектр — используем уже вычисленный в ring IFFT (временной профиль)
if ring.last_fft_vals is not None and ring.fft_time_axis is not None:
fft_vals = ring.last_fft_vals
xs_fft = ring.fft_time_axis
n = min(fft_vals.size, xs_fft.size)
curve_fft.setData(xs_fft[:n], fft_vals[:n])
p_fft.setYRange(float(np.nanmin(fft_vals)), float(np.nanmax(fft_vals)), padding=0)
# Позиция подписи канала
try:
(x0, x1), (y0, y1) = p_line.viewRange()
dx = 0.01 * max(1.0, float(x1 - x0))
dy = 0.01 * max(1.0, float(y1 - y0))
ch_text.setPos(float(x1 - dx), float(y1 - dy))
except Exception:
pass
# Водопад сырых данных — новые данные справа (без реверса)
if changed and ring.is_ready:
disp = ring.get_display_ring() # (width, time), новые справа
levels = _visible_levels(disp, p_img, FREQ_MIN, FREQ_MAX)
if levels is not None:
img.setImage(disp, autoLevels=False, levels=levels)
else:
img.setImage(disp, autoLevels=False)
img.setRect(_img_rect(ring.max_sweeps))
# Статус и подпись канала
if changed and state.current_info:
try:
status.setText(format_status(state.current_info))
except Exception:
pass
ch_text.setText(state.format_channel_label())
# Водопад спектров — новые данные справа (без реверса)
if changed and ring.is_ready:
disp_fft = ring.get_display_ring_fft() # (bins, time), новые справа
disp_fft = ring.subtract_recent_mean_fft(disp_fft, spec_mean_sec)
levels = ring.compute_fft_levels(disp_fft, spec_clip)
if levels is not None:
img_fft.setImage(disp_fft, autoLevels=False, levels=levels)
else:
img_fft.setImage(disp_fft, autoLevels=False)
img_fft.setRect(pg.QtCore.QRectF(0.0, 0.0, float(ring.max_sweeps), _IFFT_T_MAX_NS))
timer = pg.QtCore.QTimer()
timer.timeout.connect(update)
timer.start(interval_ms)
def on_quit():
stop_event.set()
reader.join(timeout=1.0)
app.aboutToQuit.connect(on_quit)
win.show()
exec_fn = getattr(app, "exec_", None) or getattr(app, "exec", None)
exec_fn()
on_quit()

View File

View File

@ -0,0 +1,181 @@
"""Источники последовательного ввода: обёртки над pyserial и raw TTY."""
import io
import os
import sys
from typing import Optional
def try_open_pyserial(path: str, baud: int, timeout: float):
try:
import serial # type: ignore
except Exception:
return None
try:
ser = serial.Serial(path, baudrate=baud, timeout=timeout)
return ser
except Exception:
return None
class FDReader:
"""Простой враппер чтения строк из файлового дескриптора TTY."""
def __init__(self, fd: int):
self._fd = fd
raw = os.fdopen(fd, "rb", closefd=False)
self._file = raw
self._buf = io.BufferedReader(raw, buffer_size=65536)
def fileno(self) -> int:
return self._fd
def readline(self) -> bytes:
return self._buf.readline()
def close(self):
try:
self._buf.close()
except Exception:
pass
def open_raw_tty(path: str, baud: int) -> Optional[FDReader]:
"""Открыть TTY без pyserial и настроить порт через termios.
Возвращает FDReader или None при ошибке.
"""
try:
import termios
import tty
except Exception:
return None
try:
fd = os.open(path, os.O_RDONLY | os.O_NOCTTY)
except Exception:
return None
try:
attrs = termios.tcgetattr(fd)
tty.setraw(fd)
baud_map = {
9600: termios.B9600,
19200: termios.B19200,
38400: termios.B38400,
57600: termios.B57600,
115200: termios.B115200,
230400: getattr(termios, "B230400", None),
460800: getattr(termios, "B460800", None),
}
b = baud_map.get(baud) or termios.B115200
attrs[4] = b # ispeed
attrs[5] = b # ospeed
# VMIN=1, VTIME=0 — блокирующее чтение по байту
cc = attrs[6]
cc[termios.VMIN] = 1
cc[termios.VTIME] = 0
attrs[6] = cc
termios.tcsetattr(fd, termios.TCSANOW, attrs)
except Exception:
try:
os.close(fd)
except Exception:
pass
return None
return FDReader(fd)
class SerialLineSource:
"""Единый интерфейс для чтения строк из порта (pyserial или raw TTY)."""
def __init__(self, path: str, baud: int, timeout: float = 1.0):
self._pyserial = try_open_pyserial(path, baud, timeout)
self._fdreader = None
self._using = "pyserial" if self._pyserial is not None else "raw"
if self._pyserial is None:
self._fdreader = open_raw_tty(path, baud)
if self._fdreader is None:
msg = f"Не удалось открыть порт '{path}' (pyserial и raw TTY не сработали)"
if sys.platform.startswith("win"):
msg += ". На Windows нужен pyserial: pip install pyserial"
raise RuntimeError(msg)
def readline(self) -> bytes:
if self._pyserial is not None:
try:
return self._pyserial.readline()
except Exception:
return b""
else:
try:
return self._fdreader.readline() # type: ignore[union-attr]
except Exception:
return b""
def close(self):
try:
if self._pyserial is not None:
self._pyserial.close()
elif self._fdreader is not None:
self._fdreader.close()
except Exception:
pass
class SerialChunkReader:
"""Быстрое неблокирующее чтение чанков из serial/raw TTY для максимального дренажа буфера."""
def __init__(self, src: SerialLineSource):
self._src = src
self._ser = src._pyserial
self._fd: Optional[int] = None
if self._ser is not None:
try:
self._ser.timeout = 0
except Exception:
pass
else:
try:
self._fd = src._fdreader.fileno() # type: ignore[union-attr]
try:
os.set_blocking(self._fd, False)
except Exception:
pass
except Exception:
self._fd = None
def read_available(self) -> bytes:
"""Вернёт доступные байты (b"" если данных нет)."""
if self._ser is not None:
try:
n = int(getattr(self._ser, "in_waiting", 0))
except Exception:
n = 0
if n > 0:
try:
return self._ser.read(n)
except Exception:
return b""
return b""
if self._fd is None:
return b""
out = bytearray()
while True:
try:
chunk = os.read(self._fd, 65536)
if not chunk:
break
out += chunk
if len(chunk) < 65536:
break
except BlockingIOError:
break
except Exception:
break
return bytes(out)

View File

@ -0,0 +1,217 @@
"""Фоновый поток чтения и парсинга свипов из последовательного порта."""
import sys
import threading
import time
from collections import deque
from queue import Full, Queue
from typing import Optional
import numpy as np
from rfg_adc_plotter.constants import DATA_INVERSION_THRESHOLD
from rfg_adc_plotter.io.serial_source import SerialChunkReader, SerialLineSource
from rfg_adc_plotter.types import SweepInfo, SweepPacket
class SweepReader(threading.Thread):
"""Фоновый поток: читает строки, формирует завершённые свипы и кладёт в очередь."""
def __init__(
self,
port_path: str,
baud: int,
out_queue: "Queue[SweepPacket]",
stop_event: threading.Event,
fancy: bool = False,
):
super().__init__(daemon=True)
self._port_path = port_path
self._baud = baud
self._q = out_queue
self._stop = stop_event
self._src: Optional[SerialLineSource] = None
self._fancy = bool(fancy)
self._max_width: int = 0
self._sweep_idx: int = 0
self._last_sweep_ts: Optional[float] = None
self._n_valid_hist = deque()
def _finalize_current(self, xs, ys, channels: Optional[set]):
if not xs:
return
ch_list = sorted(channels) if channels else [0]
ch_primary = ch_list[0] if ch_list else 0
max_x = max(xs)
width = max_x + 1
self._max_width = max(self._max_width, width)
target_width = self._max_width if self._fancy else width
sweep = np.full((target_width,), np.nan, dtype=np.float32)
try:
idx = np.asarray(xs, dtype=np.int64)
vals = np.asarray(ys, dtype=np.float32)
sweep[idx] = vals
except Exception:
for x, y in zip(xs, ys):
if 0 <= x < target_width:
sweep[x] = float(y)
finite_pre = np.isfinite(sweep)
n_valid_cur = int(np.count_nonzero(finite_pre))
if self._fancy:
try:
known = ~np.isnan(sweep)
if np.any(known):
known_idx = np.nonzero(known)[0]
for i0, i1 in zip(known_idx[:-1], known_idx[1:]):
if i1 - i0 > 1:
avg = (sweep[i0] + sweep[i1]) * 0.5
sweep[i0 + 1 : i1] = avg
first_idx = int(known_idx[0])
last_idx = int(known_idx[-1])
if first_idx > 0:
sweep[:first_idx] = sweep[first_idx]
if last_idx < sweep.size - 1:
sweep[last_idx + 1 :] = sweep[last_idx]
except Exception:
pass
try:
m = float(np.nanmean(sweep))
if np.isfinite(m) and m < DATA_INVERSION_THRESHOLD:
sweep *= -1.0
except Exception:
pass
self._sweep_idx += 1
if len(ch_list) > 1:
sys.stderr.write(
f"[warn] Sweep {self._sweep_idx}: изменялся номер канала: {ch_list}\n"
)
now = time.time()
if self._last_sweep_ts is None:
dt_ms = float("nan")
else:
dt_ms = (now - self._last_sweep_ts) * 1000.0
self._last_sweep_ts = now
self._n_valid_hist.append((now, n_valid_cur))
while self._n_valid_hist and (now - self._n_valid_hist[0][0]) > 1.0:
self._n_valid_hist.popleft()
if self._n_valid_hist:
n_valid = float(sum(v for _t, v in self._n_valid_hist) / len(self._n_valid_hist))
else:
n_valid = float(n_valid_cur)
if n_valid_cur > 0:
vmin = float(np.nanmin(sweep))
vmax = float(np.nanmax(sweep))
mean = float(np.nanmean(sweep))
std = float(np.nanstd(sweep))
else:
vmin = vmax = mean = std = float("nan")
info: SweepInfo = {
"sweep": self._sweep_idx,
"ch": ch_primary,
"chs": ch_list,
"n_valid": n_valid,
"min": vmin,
"max": vmax,
"mean": mean,
"std": std,
"dt_ms": dt_ms,
}
try:
self._q.put_nowait((sweep, info))
except Full:
try:
_ = self._q.get_nowait()
except Exception:
pass
try:
self._q.put_nowait((sweep, info))
except Exception:
pass
def run(self):
xs: list = []
ys: list = []
cur_channel: Optional[int] = None
cur_channels: set = set()
try:
self._src = SerialLineSource(self._port_path, self._baud, timeout=1.0)
sys.stderr.write(f"[info] Открыл порт {self._port_path} ({self._src._using})\n")
except Exception as e:
sys.stderr.write(f"[error] {e}\n")
return
try:
chunk_reader = SerialChunkReader(self._src)
buf = bytearray()
while not self._stop.is_set():
data = chunk_reader.read_available()
if data:
buf += data
else:
time.sleep(0.0005)
continue
while True:
nl = buf.find(b"\n")
if nl == -1:
break
line = bytes(buf[:nl])
del buf[: nl + 1]
if line.endswith(b"\r"):
line = line[:-1]
if not line:
continue
if line.startswith(b"Sweep_start"):
self._finalize_current(xs, ys, cur_channels)
xs.clear()
ys.clear()
cur_channel = None
cur_channels.clear()
continue
if len(line) >= 3:
parts = line.split()
if len(parts) >= 3 and (parts[0].lower() == b"s" or parts[0].lower().startswith(b"s")):
try:
if parts[0].lower() == b"s":
if len(parts) >= 4:
ch = int(parts[1], 10)
x = int(parts[2], 10)
y = int(parts[3], 10)
else:
ch = 0
x = int(parts[1], 10)
y = int(parts[2], 10)
else:
ch = int(parts[0][1:], 10)
x = int(parts[1], 10)
y = int(parts[2], 10)
except Exception:
continue
if cur_channel is None:
cur_channel = ch
cur_channels.add(ch)
xs.append(x)
ys.append(y)
if len(buf) > 1_000_000:
del buf[:-262144]
finally:
try:
self._finalize_current(xs, ys, cur_channels)
except Exception:
pass
try:
if self._src is not None:
self._src.close()
except Exception:
pass

108
rfg_adc_plotter/main.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,108 @@
#!/usr/bin/env python3
"""
Реалтайм-плоттер для свипов из виртуального COM-порта.
Формат строк:
- "Sweep_start" — начало нового свипа (предыдущий считается завершённым)
- "s CH X Y" — точка (номер канала, индекс X, значение Y), все целые со знаком
Отрисовываются четыре графика:
- Сырые данные: последний полученный свип (Y vs X)
- Водопад сырых данных: последние N свипов
- FFT текущего свипа
- B-scan: водопад FFT-строк
Зависимости: numpy. PySerial опционален — при его отсутствии
используется сырой доступ к TTY через termios.
GUI: matplotlib (совместимый) или pyqtgraph (быстрый).
"""
import argparse
import sys
def build_parser() -> argparse.ArgumentParser:
parser = argparse.ArgumentParser(
description=(
"Читает свипы из виртуального COM-порта и рисует: "
"последний свип и водопад (реалтайм)."
)
)
parser.add_argument(
"port",
help="Путь к порту, например /dev/ttyACM1 или COM3 (COM10+: \\\\.\\COM10)",
)
parser.add_argument("--baud", type=int, default=115200, help="Скорость (по умолчанию 115200)")
parser.add_argument("--max-sweeps", type=int, default=200, help="Количество видимых свипов в водопаде")
parser.add_argument("--max-fps", type=float, default=30.0, help="Лимит частоты отрисовки, кадров/с")
parser.add_argument("--cmap", default="viridis", help="Цветовая карта водопада")
parser.add_argument(
"--spec-clip",
default="2,98",
help=(
"Процентильная обрезка уровней водопада спектров, %% (min,max). "
"Напр. 2,98. 'off' — отключить"
),
)
parser.add_argument(
"--spec-mean-sec",
type=float,
default=0.0,
help=(
"Вычитание среднего по каждой частоте за последние N секунд "
"в водопаде спектров (0 — отключить)"
),
)
parser.add_argument("--title", default="ADC Sweeps", help="Заголовок окна")
parser.add_argument(
"--fancy",
action="store_true",
help="Заполнять выпавшие точки средними значениями между соседними",
)
parser.add_argument(
"--ylim",
type=str,
default=None,
help="Фиксированные Y-пределы для кривой формата min,max (например -1000,1000). По умолчанию авто",
)
parser.add_argument(
"--backend",
choices=["auto", "pg", "mpl"],
default="auto",
help="Графический бэкенд: pyqtgraph (pg) — быстрее; matplotlib (mpl) — совместимый. По умолчанию auto",
)
parser.add_argument(
"--norm-type",
choices=["projector", "simple"],
default="projector",
help="Тип нормировки: projector (по огибающим в [-1000,+1000]) или simple (raw/calib)",
)
return parser
def main():
args = build_parser().parse_args()
if args.backend == "pg":
from rfg_adc_plotter.gui.pyqtgraph_backend import run_pyqtgraph
try:
run_pyqtgraph(args)
except Exception as e:
sys.stderr.write(f"[error] PyQtGraph бэкенд недоступен: {e}\n")
sys.exit(1)
return
if args.backend == "auto":
try:
from rfg_adc_plotter.gui.pyqtgraph_backend import run_pyqtgraph
run_pyqtgraph(args)
return
except Exception:
pass # Откатываемся на matplotlib
from rfg_adc_plotter.gui.matplotlib_backend import run_matplotlib
run_matplotlib(args)
if __name__ == "__main__":
main()

View File

View File

@ -0,0 +1,149 @@
"""Алгоритмы нормировки свипов по калибровочной кривой."""
from typing import Tuple
import numpy as np
def normalize_simple(raw: np.ndarray, calib: np.ndarray) -> np.ndarray:
"""Простая нормировка: поэлементное деление raw/calib."""
w = min(raw.size, calib.size)
if w <= 0:
return raw
out = np.full_like(raw, np.nan, dtype=np.float32)
with np.errstate(divide="ignore", invalid="ignore"):
out[:w] = raw[:w] / calib[:w]
out = np.nan_to_num(out, nan=np.nan, posinf=np.nan, neginf=np.nan)
return out
def build_calib_envelopes(calib: np.ndarray) -> Tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
"""Оценить огибающую по модулю сигнала.
Возвращает (lower, upper) = (-envelope, +envelope), где envelope —
интерполяция через локальные максимумы |calib|.
"""
n = int(calib.size)
if n <= 0:
empty = np.zeros((0,), dtype=np.float32)
return empty, empty
y = np.asarray(calib, dtype=np.float32)
finite = np.isfinite(y)
if not np.any(finite):
zeros = np.zeros_like(y, dtype=np.float32)
return zeros, zeros
if not np.all(finite):
x = np.arange(n, dtype=np.float32)
y = y.copy()
y[~finite] = np.interp(x[~finite], x[finite], y[finite]).astype(np.float32)
a = np.abs(y)
if n < 3:
env = a.copy()
return -env, env
da = np.diff(a)
s = np.sign(da).astype(np.int8, copy=False)
if np.any(s == 0):
for i in range(1, s.size):
if s[i] == 0:
s[i] = s[i - 1]
for i in range(s.size - 2, -1, -1):
if s[i] == 0:
s[i] = s[i + 1]
s[s == 0] = 1
max_idx = np.where((s[:-1] > 0) & (s[1:] < 0))[0] + 1
x = np.arange(n, dtype=np.float32)
if max_idx.size == 0:
idx = np.array([0, n - 1], dtype=np.int64)
else:
idx = np.unique(np.concatenate(([0], max_idx, [n - 1]))).astype(np.int64)
env = np.interp(x, idx.astype(np.float32), a[idx]).astype(np.float32)
return -env, env
def normalize_projector(raw: np.ndarray, calib: np.ndarray) -> np.ndarray:
"""Нормировка через проекцию между огибающими калибровки в диапазон [-1000, +1000]."""
w = min(raw.size, calib.size)
if w <= 0:
return raw
out = np.full_like(raw, np.nan, dtype=np.float32)
raw_seg = np.asarray(raw[:w], dtype=np.float32)
lower, upper = build_calib_envelopes(np.asarray(calib[:w], dtype=np.float32))
span = upper - lower
finite_span = span[np.isfinite(span) & (span > 0)]
if finite_span.size > 0:
eps = max(float(np.median(finite_span)) * 1e-6, 1e-9)
else:
eps = 1e-9
valid = (
np.isfinite(raw_seg)
& np.isfinite(lower)
& np.isfinite(upper)
& (span > eps)
)
if np.any(valid):
proj = np.empty_like(raw_seg, dtype=np.float32)
proj[valid] = ((2.0 * (raw_seg[valid] - lower[valid]) / span[valid]) - 1.0) * 1000.0
proj[valid] = np.clip(proj[valid], -1000.0, 1000.0)
proj[~valid] = np.nan
out[:w] = proj
return out
def normalize_by_calib(raw: np.ndarray, calib: np.ndarray, norm_type: str) -> np.ndarray:
"""Нормировка свипа по выбранному алгоритму."""
nt = str(norm_type).strip().lower()
if nt == "simple":
return normalize_simple(raw, calib)
return normalize_projector(raw, calib)
def normalize_by_envelope(raw: np.ndarray, envelope: np.ndarray) -> np.ndarray:
"""Нормировка свипа через проекцию на огибающую из файла.
Воспроизводит логику normalize_projector: проецирует raw в [-1000, +1000]
используя готовую верхнюю огибающую (upper = envelope, lower = -envelope).
"""
w = min(raw.size, envelope.size)
if w <= 0:
return raw
out = np.full_like(raw, np.nan, dtype=np.float32)
raw_seg = np.asarray(raw[:w], dtype=np.float32)
upper = np.asarray(envelope[:w], dtype=np.float32)
lower = -upper
span = upper - lower # = 2 * upper
finite_span = span[np.isfinite(span) & (span > 0)]
if finite_span.size > 0:
eps = max(float(np.median(finite_span)) * 1e-6, 1e-9)
else:
eps = 1e-9
valid = (
np.isfinite(raw_seg)
& np.isfinite(lower)
& np.isfinite(upper)
& (span > eps)
)
if np.any(valid):
proj = np.empty_like(raw_seg, dtype=np.float32)
proj[valid] = ((2.0 * (raw_seg[valid] - lower[valid]) / span[valid]) - 1.0) * 1000.0
proj[valid] = np.clip(proj[valid], -1000.0, 1000.0)
proj[~valid] = np.nan
out[:w] = proj
return out

View File

View File

@ -0,0 +1,227 @@
"""Состояние приложения: текущие свипы и настройки калибровки/нормировки."""
import os
from queue import Empty, Queue
from typing import Any, Dict, Mapping, Optional
import numpy as np
from rfg_adc_plotter.processing.normalizer import (
build_calib_envelopes,
normalize_by_calib,
normalize_by_envelope,
)
from rfg_adc_plotter.state.ring_buffer import RingBuffer
from rfg_adc_plotter.types import SweepInfo, SweepPacket
CALIB_ENVELOPE_PATH = "calib_envelope.npy"
BACKGROUND_PATH = "background.npy"
def format_status(data: Mapping[str, Any]) -> str:
"""Преобразовать словарь метрик в одну строку 'k:v'."""
def _fmt(v: Any) -> str:
if v is None:
return "NA"
try:
fv = float(v)
except Exception:
return str(v)
if not np.isfinite(fv):
return "nan"
if abs(fv) >= 1000 or (0 < abs(fv) < 0.01):
return f"{fv:.3g}"
return f"{fv:.3f}".rstrip("0").rstrip(".")
parts = [f"{k}:{_fmt(v)}" for k, v in data.items()]
return " ".join(parts)
class AppState:
"""Весь изменяемый GUI-state: текущие данные, калибровка, настройки.
Методы drain_queue и set_calib_enabled заменяют одноимённые closures
с nonlocal из оригинального кода.
"""
def __init__(self, norm_type: str = "projector"):
self.current_sweep_raw: Optional[np.ndarray] = None
self.current_sweep_norm: Optional[np.ndarray] = None
self.last_calib_sweep: Optional[np.ndarray] = None
self.current_info: Optional[SweepInfo] = None
self.calib_enabled: bool = False
self.norm_type: str = norm_type
# "live" — нормировка по текущему ch0-свипу; "file" — по огибающей из файла
self.calib_mode: str = "live"
self.calib_file_envelope: Optional[np.ndarray] = None
# Вычет фона
self.background: Optional[np.ndarray] = None
self.background_enabled: bool = False
self._last_sweep_for_ring: Optional[np.ndarray] = None
def _normalize(self, raw: np.ndarray, calib: np.ndarray) -> np.ndarray:
if self.calib_mode == "file" and self.calib_file_envelope is not None:
return normalize_by_envelope(raw, self.calib_file_envelope)
return normalize_by_calib(raw, calib, self.norm_type)
def save_calib_envelope(self, path: str = CALIB_ENVELOPE_PATH) -> bool:
"""Вычислить огибающую из last_calib_sweep и сохранить в файл.
Возвращает True при успехе.
"""
if self.last_calib_sweep is None:
return False
try:
_lower, upper = build_calib_envelopes(self.last_calib_sweep)
np.save(path, upper)
return True
except Exception as exc:
import sys
sys.stderr.write(f"[warn] Не удалось сохранить огибающую: {exc}\n")
return False
def load_calib_envelope(self, path: str = CALIB_ENVELOPE_PATH) -> bool:
"""Загрузить огибающую из файла.
Возвращает True при успехе.
"""
if not os.path.isfile(path):
return False
try:
env = np.load(path)
self.calib_file_envelope = np.asarray(env, dtype=np.float32)
return True
except Exception as exc:
import sys
sys.stderr.write(f"[warn] Не удалось загрузить огибающую: {exc}\n")
return False
def set_calib_mode(self, mode: str):
"""Переключить режим калибровки: 'live' или 'file'."""
self.calib_mode = mode
def save_background(self, path: str = BACKGROUND_PATH) -> bool:
"""Сохранить текущий sweep_for_ring как фоновый спектр.
Сохраняет последний свип, который был записан в ринг-буфер
(нормированный, если калибровка включена, иначе сырой).
Возвращает True при успехе.
"""
if self._last_sweep_for_ring is None:
return False
try:
np.save(path, self._last_sweep_for_ring)
return True
except Exception as exc:
import sys
sys.stderr.write(f"[warn] Не удалось сохранить фон: {exc}\n")
return False
def load_background(self, path: str = BACKGROUND_PATH) -> bool:
"""Загрузить фоновый спектр из файла.
Возвращает True при успехе.
"""
if not os.path.isfile(path):
return False
try:
bg = np.load(path)
self.background = np.asarray(bg, dtype=np.float32)
return True
except Exception as exc:
import sys
sys.stderr.write(f"[warn] Не удалось загрузить фон: {exc}\n")
return False
def set_background_enabled(self, enabled: bool):
"""Включить/выключить вычет фона."""
self.background_enabled = enabled
def set_calib_enabled(self, enabled: bool):
"""Включить/выключить режим калибровки, пересчитать norm-свип."""
self.calib_enabled = enabled
if self.calib_enabled and self.current_sweep_raw is not None:
if self.calib_mode == "file" and self.calib_file_envelope is not None:
self.current_sweep_norm = normalize_by_envelope(
self.current_sweep_raw, self.calib_file_envelope
)
elif self.calib_mode == "live" and self.last_calib_sweep is not None:
self.current_sweep_norm = self._normalize(
self.current_sweep_raw, self.last_calib_sweep
)
else:
self.current_sweep_norm = None
else:
self.current_sweep_norm = None
def drain_queue(self, q: "Queue[SweepPacket]", ring: RingBuffer) -> int:
"""Вытащить все ожидающие свипы из очереди, обновить state и ring.
Возвращает количество обработанных свипов.
"""
drained = 0
while True:
try:
s, info = q.get_nowait()
except Empty:
break
drained += 1
self.current_sweep_raw = s
self.current_info = info
ch = 0
try:
ch = int(info.get("ch", 0)) if isinstance(info, dict) else 0
except Exception:
ch = 0
# Канал 0 — опорный (калибровочный) свип
if ch == 0:
self.last_calib_sweep = s
self.save_calib_envelope()
self.current_sweep_norm = None
sweep_for_ring = s
self._last_sweep_for_ring = sweep_for_ring
else:
can_normalize = self.calib_enabled and (
(self.calib_mode == "file" and self.calib_file_envelope is not None)
or (self.calib_mode == "live" and self.last_calib_sweep is not None)
)
if can_normalize:
calib_ref = self.last_calib_sweep if self.last_calib_sweep is not None else s
self.current_sweep_norm = self._normalize(s, calib_ref)
sweep_for_ring = self.current_sweep_norm
else:
self.current_sweep_norm = None
sweep_for_ring = s
# Вычет фона (в том же домене что и sweep_for_ring)
if self.background_enabled and self.background is not None and ch != 0:
w = min(sweep_for_ring.size, self.background.size)
sweep_for_ring = sweep_for_ring.copy()
sweep_for_ring[:w] -= self.background[:w]
self.current_sweep_norm = sweep_for_ring
self._last_sweep_for_ring = sweep_for_ring
ring.ensure_init(s.size)
ring.push(sweep_for_ring)
return drained
def format_channel_label(self) -> str:
"""Строка с номерами каналов для подписи на графике."""
if self.current_info is None:
return ""
info = self.current_info
chs = info.get("chs") if isinstance(info, dict) else None
if chs is None:
chs = info.get("ch") if isinstance(info, dict) else None
if chs is None:
return ""
try:
if isinstance(chs, (list, tuple, set)):
ch_list = sorted(int(v) for v in chs)
return "chs " + ", ".join(str(v) for v in ch_list)
return f"chs {int(chs)}"
except Exception:
return f"chs {chs}"

View File

@ -0,0 +1,187 @@
"""Кольцевой буфер свипов и FFT-строк для водопадного отображения."""
import time
from typing import Optional, Tuple
import numpy as np
from rfg_adc_plotter.constants import (
FFT_LEN,
FREQ_SPAN_GHZ,
IFFT_LEN,
SWEEP_LEN,
WF_WIDTH,
ZEROS_LOW,
ZEROS_MID,
)
class RingBuffer:
"""Хранит последние N свипов и соответствующие FFT-строки.
Все мутабельные поля водопада инкапсулированы здесь,
что устраняет необходимость nonlocal в GUI-коде.
"""
def __init__(self, max_sweeps: int):
self.max_sweeps = max_sweeps
self.fft_bins = IFFT_LEN # = 1953 (полная длина IFFT-результата)
# Инициализируются при первом свипе (ensure_init)
self.ring: Optional[np.ndarray] = None # (max_sweeps, WF_WIDTH)
self.ring_fft: Optional[np.ndarray] = None # (max_sweeps, fft_bins)
self.ring_time: Optional[np.ndarray] = None # (max_sweeps,)
self.head: int = 0
self.width: Optional[int] = None
self.x_shared: Optional[np.ndarray] = None
self.fft_time_axis: Optional[np.ndarray] = None # временная ось IFFT в нс
self.y_min_fft: Optional[float] = None
self.y_max_fft: Optional[float] = None
# FFT последнего свипа (для отображения без повторного вычисления)
self.last_fft_vals: Optional[np.ndarray] = None
@property
def is_ready(self) -> bool:
return self.ring is not None
def ensure_init(self, sweep_width: int):
"""Инициализировать буферы при первом свипе. Повторные вызовы — no-op (кроме x_shared)."""
if self.ring is None:
self.width = WF_WIDTH
self.ring = np.full((self.max_sweeps, self.width), np.nan, dtype=np.float32)
self.ring_time = np.full((self.max_sweeps,), np.nan, dtype=np.float64)
self.ring_fft = np.full((self.max_sweeps, self.fft_bins), np.nan, dtype=np.float32)
# Временная ось IFFT: шаг dt = 1/(FREQ_SPAN_GHZ*1e9), переведём в нс
self.fft_time_axis = (
np.arange(IFFT_LEN, dtype=np.float64) / (FREQ_SPAN_GHZ * 1e9) * 1e9
).astype(np.float32)
self.head = 0
# Обновляем x_shared если пришёл свип большего размера
if self.x_shared is None or sweep_width > self.x_shared.size:
self.x_shared = np.linspace(3.323, 14.323, sweep_width, dtype=np.float32)
def push(self, s: np.ndarray):
"""Добавить строку свипа в кольцевой буфер, вычислить FFT-строку."""
if s is None or s.size == 0 or self.ring is None:
return
w = self.ring.shape[1]
row = np.full((w,), np.nan, dtype=np.float32)
take = min(w, s.size)
row[:take] = s[:take]
self.ring[self.head, :] = row
self.ring_time[self.head] = time.time()
self.head = (self.head + 1) % self.ring.shape[0]
self._push_fft(s)
def _push_fft(self, s: np.ndarray):
bins = self.ring_fft.shape[1] # = IFFT_LEN = 1953
if s is None or s.size == 0:
fft_row = np.full((bins,), np.nan, dtype=np.float32)
else:
# 1. Взять первые SWEEP_LEN отсчётов (остаток — нули если свип короче)
sig = np.zeros(SWEEP_LEN, dtype=np.float32)
take = min(int(s.size), SWEEP_LEN)
seg = np.nan_to_num(s[:take], nan=0.0).astype(np.float32, copy=False)
sig[:take] = seg
# 2. Собрать двусторонний спектр:
# [ZEROS_LOW нулей | ZEROS_MID нулей | SWEEP_LEN данных]
# = [-14.3..-3.2 ГГц | -3.2..+3.2 ГГц | +3.2..+14.3 ГГц]
data = np.zeros(IFFT_LEN, dtype=np.complex64)
data[ZEROS_LOW + ZEROS_MID:] = sig
# 3. ifftshift + ifft → временной профиль
spec = np.fft.ifftshift(data)
result = np.fft.ifft(spec)
# 4. Амплитуда в дБ
mag = np.abs(result).astype(np.float32)
fft_row = (20.0 * np.log10(mag + 1e-9)).astype(np.float32)
prev_head = (self.head - 1) % self.ring_fft.shape[0]
self.ring_fft[prev_head, :] = fft_row
self.last_fft_vals = fft_row
fr_min = np.nanmin(fft_row)
fr_max = float(np.nanpercentile(fft_row, 90))
if self.y_min_fft is None or (not np.isnan(fr_min) and fr_min < self.y_min_fft):
self.y_min_fft = float(fr_min)
if self.y_max_fft is None or (not np.isnan(fr_max) and fr_max > self.y_max_fft):
self.y_max_fft = float(fr_max)
def get_display_ring(self) -> np.ndarray:
"""Кольцо в порядке от старого к новому, ось времени по X. Форма: (width, time)."""
if self.ring is None:
return np.zeros((1, 1), dtype=np.float32)
base = self.ring if self.head == 0 else np.roll(self.ring, -self.head, axis=0)
return base.T # (width, time)
def get_display_ring_fft(self) -> np.ndarray:
"""FFT-кольцо в порядке от старого к новому. Форма: (bins, time)."""
if self.ring_fft is None:
return np.zeros((1, 1), dtype=np.float32)
base = self.ring_fft if self.head == 0 else np.roll(self.ring_fft, -self.head, axis=0)
return base.T # (bins, time)
def get_display_times(self) -> Optional[np.ndarray]:
"""Временные метки строк в порядке от старого к новому."""
if self.ring_time is None:
return None
return self.ring_time if self.head == 0 else np.roll(self.ring_time, -self.head)
def subtract_recent_mean_fft(
self, disp_fft: np.ndarray, spec_mean_sec: float
) -> np.ndarray:
"""Вычесть среднее по каждой частоте за последние spec_mean_sec секунд."""
if spec_mean_sec <= 0.0:
return disp_fft
disp_times = self.get_display_times()
if disp_times is None:
return disp_fft
now_t = time.time()
mask = np.isfinite(disp_times) & (disp_times >= (now_t - spec_mean_sec))
if not np.any(mask):
return disp_fft
try:
mean_spec = np.nanmean(disp_fft[:, mask], axis=1)
except Exception:
return disp_fft
mean_spec = np.nan_to_num(mean_spec, nan=0.0)
return disp_fft - mean_spec[:, None]
def compute_fft_levels(
self, disp_fft: np.ndarray, spec_clip: Optional[Tuple[float, float]]
) -> Optional[Tuple[float, float]]:
"""Вычислить (vmin, vmax) для отображения водопада спектров."""
# 1. По среднему спектру за видимое время
try:
mean_spec = np.nanmean(disp_fft, axis=1)
vmin_v = float(np.nanmin(mean_spec))
vmax_v = float(np.nanmax(mean_spec))
if np.isfinite(vmin_v) and np.isfinite(vmax_v) and vmin_v != vmax_v:
return (vmin_v, vmax_v)
except Exception:
pass
# 2. Процентильная обрезка
if spec_clip is not None:
try:
vmin_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[0]))
vmax_v = float(np.nanpercentile(disp_fft, spec_clip[1]))
if np.isfinite(vmin_v) and np.isfinite(vmax_v) and vmin_v != vmax_v:
return (vmin_v, vmax_v)
except Exception:
pass
# 3. Глобальные накопленные мин/макс
if (
self.y_min_fft is not None
and self.y_max_fft is not None
and np.isfinite(self.y_min_fft)
and np.isfinite(self.y_max_fft)
and self.y_min_fft != self.y_max_fft
):
return (self.y_min_fft, self.y_max_fft)
return None

7
rfg_adc_plotter/types.py Normal file
View File

@ -0,0 +1,7 @@
from typing import Any, Dict, Tuple, Union
import numpy as np
Number = Union[int, float]
SweepInfo = Dict[str, Any]
SweepPacket = Tuple[np.ndarray, SweepInfo]