串口性能 - VB.NET与C ++和Boost

Question

我无法理解为什么我的应用程序需要很长时间才能通过Windows 10上的串行端口与设备通信。我已经编写了两个小型测试应用程序，试图看看是什么让它变得如此之慢。 这是两个代码：

''VB.NET code    
Imports System.IO.Ports

Module Module1

    Sub Main()
        Dim port As New SerialPort("COM3", 921600, Parity.None, 8, 1)

        port.Open()

        port.DtrEnable = True
        port.RtsEnable = True

        Dim profiler As New Stopwatch

        profiler.Start()

        For i As Integer = 1 To 100
            port.Write("1PA?" & vbCrLf)
            port.ReadLine()
            port.Write("TB" & vbCrLf)
            port.ReadLine()
        Next

        profiler.Stop()

        Console.WriteLine("Average: " & profiler.ElapsedMilliseconds / 100 & "ms")

        Console.ReadKey()
    End Sub

End Module

和：

//C++ code
#include <iostream>
#include <string>

#include "boost/asio/io_service.hpp"
#include "boost/asio/serial_port.hpp"
#include "boost/asio/read_until.hpp"
#include "boost/asio/write.hpp"
#include "boost/asio/streambuf.hpp"
#include "boost/asio/buffer.hpp"
#include "boost/thread.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/lexical_cast.hpp"

using boost::asio::io_service;
using boost::asio::serial_port;
using boost::asio::streambuf;

size_t read_until(serial_port& port, streambuf& buf, const std::string& delim)
{
    return boost::asio::read_until(port, buf, delim);
}

void complete(const boost::system::error_code& error, std::size_t bytes_transferred)
{
    if (error)
        std::cout << "Error\n";
}

int main()
{
    std::cout << "Starting...\n";

    io_service io;
    serial_port port(io, "COM3");
    streambuf buf(1000);

    boost::posix_time::ptime t0 = boost::posix_time::microsec_clock::local_time();

    port.set_option(boost::asio::serial_port_base::stop_bits(boost::asio::serial_port_base::stop_bits::one));
    port.set_option(boost::asio::serial_port_base::parity());
    port.set_option(boost::asio::serial_port_base::flow_control(boost::asio::serial_port::flow_control::hardware));
    port.set_option(boost::asio::serial_port_base::baud_rate(921600));
    port.set_option(boost::asio::serial_port_base::character_size(8));


    for (int i = 0; i < 100; ++i)
    {
        boost::asio::write(port, boost::asio::buffer("1PA?\r\n", 6));

        read_until(port, buf, "\r\n");
        buf.consume(buf.size());

        boost::asio::write(port, boost::asio::buffer("TB\r\n", 4));

        read_until(port, buf, "\r\n");
        buf.consume(buf.size());
    }

    boost::posix_time::ptime tE = boost::posix_time::microsec_clock::local_time();

    std::cout << (tE-t0).total_milliseconds() << '\n';

    std::cin.get();
}

问题是VB.NET代码每循环迭代平均报告约6ms（即每个写/读对3ms），而C ++代码每次迭代占用超过60ms。

项目的其余部分是用C ++编写的，所以我需要改进代码，不能简单地使用另一个代码。 目前，我发现最快的方法是通过TCP / IP与将TCP / IP路由到串行端口的VB.NET应用程序进行通信。 奇怪的是，尽管涉及额外的步骤，这仍然是直接C ++实现的两倍多。

有什么我想念的，也许是C ++实现中的一个设置？ 我已经尝试过所有流量控制选项，不同的缓冲区大小，......

Answer 1

您在写入/读取/写入/读取序列中看到的60 ms与预定传输的典型默认值非常相似。 这是FTDI的端口配置（非常流行的USB串口芯片组）

如果串行端口初始化代码没有明确设置超时，那么你得到的是每16ms的预定传输。

如果您改为调用SetCommTimeouts ，则可以安排USB设备每次在串行RX线上有间隙时转发接收的数据缓冲区。 为此，将ReadIntervalTimeout设置为传输时间仅几个字节。 在921 kbaud，每个字节需要10-11微秒，因此ReadIntervalTimeout的最小可能超时1毫秒对应于大约92字节的间隙。

但是，由于各种USB设备附带的驱动程序的实现质量不同，因此可能会遇到没有硬件支持来进行字符间超时的设备。 在这种情况下，最好禁用ReadIntervalTimeout和ReadTotalTimeoutMultiplier ，并使用ReadTotalTimeoutConstant 。

使用这些超时配置中的任何一种，USB上的数据传输将更加及时，您的代码将取得进展。

但是，USB延迟仍将是每次接收3毫秒的数量级（当RX线路忙时为1毫秒，1毫秒空闲以触发超时，另外1毫秒等待下一个USB时隙）。 为了比每3毫秒更好的消息，你需要通过一些滑动窗口方案替换stop-and-wait协议来管道，以便多个消息在飞行中。