c++ - PXA270 上 RS232 通信的高延迟

Question

我在 PXA270 RISC PC/104 上的 RS232 通信中遇到长时间延迟(1.5 毫秒 - 9.5 毫秒)。我想尽量减少长时间延迟，但我是嵌入式设备和 C++ 的初学者，所以我想我遗漏了一些东西。

提到的延迟是在 PXA 板通过 RS232(115200 波特)从外部设备接收数据包时，直到它向外部设备发送回 ACK 自定义数据包时。我用示波器测量了 PXA 板上的延迟，一个 channel 在 Rx 上，另一个在 Tx 上。

PXA 板正在运行 Arcom Embedded Linux (AEL)。我知道，它不是实时操作系统，但我仍然认为，4.5 毫秒的平均延迟对于提取接收到的数据包、验证它是 CRC16、构造一个 ACK​​ 数据包(与CRC)并将其发送回串行线路。我还故意将 CPU 置于高负载下(一些并行 gzip 操作)，但延迟时间根本没有增加。接收数据包的最大大小为 30 字节。

一个 C++ 应用程序(另一位前同事编写的)正在处理数据包的接收及其确认。一个线程正在发送，另一个正在接收数据包。

我认为 PXA 板上的 RTC 分辨率非常差，AEL 无法将时序与内部 RTC 分辨率对齐。但 RTC 的频率为 32.768 kHz。分辨率足够了，还是不解释延迟高。顺便说一句，我认为操作系统正在使用内部 PXA 时钟(它也有足够的分辨率)而不是 RTC 来计时。

因此问题一定出在 C++ 应用程序或 RS232 接口(interface)的驱动程序/操作系统设置中。

根据 Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems，以下控制标志用于 C++ 应用程序中的 RS232 通信:

// Open RS232 on COM1
mPhysicalComPort = open(aPort, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
// Force read call to block if no data available
int f = fcntl(mPhysicalComPort, F_GETFL, 0);
f &= ~O_NONBLOCK;
fcntl(mPhysicalComPort, F_SETFL, f);
// Get the current options for the port...
tcgetattr(mPhysicalComPort, &options);
// ... and set them to the desired values
cfsetispeed(&options, baudRate);
cfsetospeed(&options, baudRate);
// no parity (8N1)
options.c_cflag &= ~PARENB;
options.c_cflag &= ~CSTOPB;
options.c_cflag &= ~CSIZE;
options.c_cflag |= CS8;
// disable hardware flow control
options.c_cflag &= ~CRTSCTS;
// raw input
options.c_lflag = 0;
// disable software flow control
options.c_iflag = 0;
// raw output
options.c_oflag = 0;
// Set byte times
options.c_cc[VMIN] = 1;
options.c_cc[VTIME] = 0;
// Set the new options for the port
tcsetattr(mPhysicalComPort, TCSAFLUSH, &options);
// Flush to put settings to work
tcflush(mPhysicalComPort, TCIOFLUSH);

我想我遗漏了一些非常简单的东西。我认为，如果应用程序的进程在更高的优先级下运行，这将无法解决问题。必须有一些东西，指示 RS232 驱动程序以更高的优先级处理请求，以最大限度地减少延迟。

有人有什么想法吗？非常感谢您的帮助。

Answer 1

非常感谢您的意见。

我能够将延迟减少到大约 0.4 毫秒。命令setserial(8)在 AEL 手册中被引用。还有宾果游戏，我在那里找到了带有以下描述的 low_latency 标志:

Minimize the receive latency of the serial device at the cost of greater CPU utilization. (Normally there is an average of 5-10ms latency before characters are handed off to the line discpline to minimize overhead.) This is off by default, but certain real-time applications may find this useful.

然后我执行了 setserial/dev/ttyS1 low_latency，延迟减少到 ~0.4ms :-)

但我想在 C++ 应用程序中实现此行为，而不使用 setserial 全局设置此标志(此命令默认情况下不包含在所有发行版中)。

我添加了以下代码行，它们与 setserial 中的 low_latency 标志具有相同的效果:

#include <sys/ioctl.h> 
#include <linux/serial.h>
// Open RS232 on COM1
mPhysicalComPort = open(aPort, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
struct serial_struct serial;
ioctl(mPhysicalComPort, TIOCGSERIAL, &serial); 
serial.flags |= ASYNC_LOW_LATENCY; // (0x2000)
ioctl(mPhysicalComPort, TIOCSSERIAL, &serial);