PXA270 上的 RS232 通信延迟较高

问题描述：

我在 PXA270 RISC PC/104 上的 RS232 通信中遇到了较长的延迟（1.5 毫秒 - 9.5 毫秒）。我想尽量减少较长的延迟，但我是嵌入式设备和 C++ 的初学者，所以我认为我遗漏了一些东西。

上述延迟是指 PXA 板通过 RS232（115200 波特）从外部设备接收数据包到将自定义 ACK 数据包发送回外部设备的时间。我用示波器测量了 PXA 板上的延迟，一个通道位于 Rx，另一个通道位于 Tx。

PXA 板运行的是Arcom 嵌入式 Linux (AEL)。我知道这不是实时操作系统，但我仍然认为，平均 4.5ms 的延迟对于提取接收的数据包、验证其 CRC16、构造 ACK 数据包（带 CRC）并将其发送回串行线来说太高了。我还故意让 CPU 处于高负载状态（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）负责处理数据包的接收和确认。一个线程负责发送数据包，另一个线程负责接收数据包。

我认为 PXA 板上的 RTC 分辨率很差，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，但仍然无法解释高延迟。顺便说一句，我认为操作系统使用内部 PXA 时钟（也具有足够的分辨率）而不是 RTC 进行计时。

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

根据POSIX 操作系统的串行编程指南，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);

我觉得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。一定有一些东西可以指示 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。

解决方案 1：

非常感谢您的评论。

我能够将延迟减少到约 0.4 毫秒。AEL手册中引用了命令setserial(8)low_latency 。然后，我在那里找到了带有以下描述的标志：

以更高的 CPU 利用率为代价，将串行设备的接收延迟降到最低。（通常，在将字符移交给线路学科之前，平均有 5-10ms 的延迟，以尽量减少开销。）默认情况下，此功能处于关闭状态，但某些实时应用程序可能会发现此功能很有用。

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

但是我想在 C++ 应用程序中实现这种行为，而不使用 setserial 全局设置此标志（此命令默认不包含在所有发行版中）。

我添加了以下代码行，其效果与 setserial 中的 low_latency 标志相同：

#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);