c++ - 实现通信超时

Question

我正在实现一个通过 USB 设备与电机 Controller 通信的类。除了指示通过 comm 链接获取的参数是否“新鲜”的方法外，我的一切都正常工作。到目前为止我所拥有的:

class MyCommClass
{
public:
  bool getSpeed( double *speed );

private:
  void rxThread();

  struct MsgBase 
  { /* .. */ };

  struct Msg1 : public MsgBase
  { /* .. */ };

  struct Msg2 : public MsgBase
  { /* .. */ };

  /* .. */

  struct MsgN : public MsgBase
  { /* .. */ };

  Msg1 msg1;
  Msg2 msg2;
  /* .. */
  MsgN msgn;

  std::map< unsigned long id, MsgBase *msg > messages;
};

rxThead() 是一个在单独线程中运行的无限循环，用于检查 USB 设备的可用消息。每条消息都有一个唯一的标识符，rxThread() 使用该标识符将其粘贴到正确的 msgx 对象中。我需要的是当用户调用 getSpeed() 函数时，它需要能够判断当前速度值是“新鲜”还是“陈旧”，即 msgx 包含速度值的对象在指定的超时期限内更新。所以每个消息对象都需要实现自己的超时(因为它们因消息而异)。

所有消息都是由电机 Controller 周期性发送的，但也有一些消息内容一改变就发送(但如果内容不改变也会周期性发送)。这意味着以高于标称速率的速度接收消息是可以的，但它应该在最大超时期限内至少出现一次。

USB 设备提供时间戳和消息，因此我可以访问该信息。时间戳不反射(reflect)当前时间，它是一个 unsigned long 数字，分辨率为微秒，设备会在每次收到消息时更新它。我怀疑设备只是从我调用它的初始化函数时开始从 0 开始递增。我可以想到的几种不同的实现方式是:

• 每个消息对象都会启动一个线程，该线程会无限期地等待 (WaitForSingleObject) 超时时间。超时后，它检查计数器变量(在等待之前缓存的)是否已递增。如果不是，它会设置一个标志，将消息标记为过时。每次 rxThread() 更新该消息对象时，计数器都会递增。

• rxThread() 除了填充消息外，还会遍历消息列表并检查每个消息最后更新的时间戳。如果时间戳超过超时，它会将消息标记为过时。此方法在所需处理量方面可能存在问题。在大多数机器上这可能不是问题，但这段代码需要在速度极慢的“工业计算机”上运行。

我非常感谢您对如何实现这一点的想法和建议。除了我提到的两个之外，我对其他想法持开放态度。我使用的是 Visual Studio 2005，跨平台的可移植性并不是一个大问题，因为 USB 设备驱动程序仅适用于 Windows。目前我正在监视大约 8 条消息，但如果该解决方案足够轻巧，我可以添加多条(也许另外 8 条)而不会遇到处理能力限制，那就太好了。

提前致谢，阿希什。

Answer 1

如果您不需要在消息变得陈旧时“立即”做某事，我认为如果您在每条消息中同时存储计算机时间和设备时间戳，则可以跳过使用计时器:

#include <ctime>
#include <climits>

class TimeStamps {
public:
  std::time_t sys_time() const;   // in seconds
  unsigned long dev_time() const; // in ms
  /* .. */
};

class MyCommClass {
  /* .. */
private:
  struct MsgBase {
    TimeStamps time;
    /* .. */
  };

  TimeStamps most_recent_time;

  bool msg_stale(MsgBase const& msg, unsigned long ms_timeout) const {
    if (most_recent_time.sys_time() - msg.time.sys_time() > ULONG_MAX/1000)
      return true; // device timestamps have wrapped around
    // Note the subtraction may "wrap".
    return most_recent_time.dev_time() - msg.time.dev_time() >= ms_timeout;
  }
  /* .. */
};

当然，如果您愿意，TimeStamps 可以是 MyCommClass 中的另一个嵌套类。

最后，rxThread() 应该在每次收到消息时设置适当消息的 TimeStamps 对象和 most_recent_time 成员。如果在收到任何其他类型的最后一条消息后它变得陈旧，所有这些都不会将消息检测为陈旧，但是您在问题中的第二个可能的解决方案会有同样的问题，所以也许这无关紧要。如果它确实重要，那么如果 msg_stale() 也比较当前时间，这样的事情仍然有效。