Linux UART 比指定的波特率慢

Question

我正在尝试通过 UART 在两个 Linux 系统之间进行通信。 我想发送大量数据。使用指定的 Baudrate 大约需要 5 秒，但需要的时间是预期时间的近 10 倍。

由于我发送的缓冲区超出了缓冲区的一次处理能力，因此它以小部分形式发送，并且我正在耗尽其间的缓冲区。如果我测量耗尽所需的时间和写入缓冲区的字节数，我计算出的波特率比指定的波特率低近 10 倍。

我希望以较慢的传输速度为最佳，但不会这么快。

我在设置 UART 或写入时是否遗漏了什么？或者这是正常的吗？

用于设置的代码：

int bus = open(interface.c_str(), O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); // <- also tryed blocking
if (bus < 0) {
    return;
}

struct termios options;
memset (&options, 0, sizeof options);
if(tcgetattr(bus, &options) != 0){
    close(bus);
    bus = -1;
    return;
}
cfsetspeed (&options, B230400);
cfmakeraw(&options); // <- also tried this manually. did not make a difference
if(tcsetattr(bus, TCSANOW, &options) != 0)
{
    close(bus);
    bus = -1;
    return;
}
tcflush(bus, TCIFLUSH);

用于发送的代码：

int32_t res = write(bus, data, dataLength);
while (res < dataLength){
    tcdrain(bus); // <- taking way longer than expected
    int32_t r = write(bus, &data[res], dataLength - res);
    if(r == 0)
        break;
    if(r == -1){
        break;
    }
    res += r;
}

Answer 1

B230400

文档是矛盾的。 cfsetspeed 被记录为需要 speed_t 类型，而注释说您需要使用“B”常量之一，例如“B230400”。您是否尝试过使用实际的 speed_t 类型？

在任何情况下，您提供的速度都是波特率，在这种情况下，假设没有限制，波特率应该可以达到大约 23,000 字节/秒。

速度取决于硬件和链接限制。串行协议也允许暂停传输。

FWIW，根据您列出的时间和速度，如果一切正常，您将在 50 秒内获得大约 1 MB。您实际获得的速度是多少？

另一个“也”是选项结构。自从我不得不做任何串行 I/O 以来已经有好几年了，但是 IIRC，你需要实际设置你想要的选项并且你的硬件支持，比如 CTS/RTS、XON/XOFF 等。

This might be helpful。

Answer 2

因为我发送的缓冲区超出了缓冲区的一次处理能力，所以它是分小部分发送的，我正在耗尽其间的缓冲区。

您只提供了代码 sn-ps（而不是一个最小、完整且可验证的示例），因此您的数据大小是未知的。
但是 Linux 内核缓冲区大小是已知的。你觉得是什么？
（仅供参考，它是 4KB。）

如果我测量耗尽所需的时间和写入缓冲区的字节数，我计算出的波特率比指定的波特率低近 10 倍。

您将吞吐量与波特率混淆了。

由于每个字符的帧开销，异步串行链路的最大吞吐量（仅有效负载）将始终小于波特率，这可能是帧的十位中的两位（假设为 8N1）。由于您的 termios 配置不完整，因此开销实际上可能是帧的 11 位中的 3 位（假设为 8N2）。

为了达到最大吞吐量，发送 UART 必须用帧使线路饱和，并且永远不要让线路空闲。
用户空间程序必须能够足够快地提供数据，最好是通过一个大的 write() 来减少系统调用开销。

我在设置 UART 或写入时是否遗漏了什么？

使用 Linux，您只能访问 UART 硬件。
您的程序从用户空间访问串行终端。
您的程序以次可选方式访问串行终端。

您的 termios 配置似乎不完整。
它使硬件和软件流控制保持不变。
停止位的数量不变。
Ignore modem control lines 和 Enable receiver 标志未启用。
对于原始读数，未分配 VMIN 和 VTIME 值。

这正常吗？

有一些方法可以轻松加快传输速度。

首先，您的程序结合了非阻塞模式和非规范模式。这是接收的退化组合，而传输的次优组合。
您没有提供使用非阻塞模式的理由，并且您的程序未编写为正确使用它。
因此你的程序应该被修改为使用阻塞模式而不是非阻塞模式。

其次，write() 系统调用之间的 tcdrain() 会在串行链路上引入空闲时间。使用阻塞模式消除了 write() 系统调用之间的这种延迟策略的需要。

事实上，在阻塞模式下，只需要一个 write() 系统调用来传输整个dataLength。这也将最大限度地减少串行链路上引入的任何空闲时间。
请注意，第一个 write() 没有正确检查返回值是否存在可能的错误条件，这总是可能的。

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底线：您的程序会更简单，并且通过使用阻塞 I/O 会提高吞吐量。