使用CAN接口卡规避上位机调度延时的方法

我快闭嘴 2022-07-22 1160

接口/总线/驱动

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描述

 

上位机调用CAN接口卡发送数据时，受上位机系统调度耗时的影响，实际CAN卡发送时会有时间上的误差，是否有CAN卡可以将发送定时放到设备中来完成，从而规避掉上位机的调度影响呢？本文将为大家具体分析。  使用CAN接口卡是CAN通讯领域无法避开的话题，它提供各种的接口类型，兼容多种上位机系统，简单易用的二次开发接口函数库。此外，windows平台还提供了专业的应用层协议库（DBC解析库、UDS库等），比起用ARM直接开发CAN(FD)，用户使用接口卡二次开发，可以直接调用高层协议函数库，可以极大的节省应用层协议栈的开发成本。用户只需关注自己的业务逻辑即可，大大的缩短项目开发周期。如此方便的用法也产生了一个问题，接口卡必须依赖于上位机的调用，不管windows还是linux系统，非实时系统就涉及到一个延时问题——系统调度的延时。例如当上位机执行到transmit发送函数，到系统执行这个动作，驱动将buffer下发给CAN接口卡的时间。系统调度时间是不可控的，取决于多方因素：程序开发的语言，电脑的性能，CPU当前的占用率等，一般都为毫秒级误差。因此，当用户需要软件定时来发送报文时，无法保证很低的时间误差。

问

是否有办法规避上位机调度的延时？

答

方法是有的。USBCANFD提供了两种方法，一定程度上规避上位机调度的时延问题：

  1. 硬件定时发送；

  2. 队列发送。

 

 

 

 

 硬件定时发送

USBCANFD 支持每通道最大 100 条定时发送列表，只需将待发送数据及周期设置到设备并使能，设备将自动进行发送。相比于 PC 端的发送，定时发送精度高，周期准。在设备进行定时发送任务时，PC 端仍可调用数据发送接口进行数据发送。软件实现方法，在ZCAN_StartCAN之后，继续通过setvalue方式将定时发送结构体下载到设备中：
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ZCAN_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_can;                                //从CAN定时发送结构体生成实例ZCANFD_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_canfd;                            //从CANFD定时发送结构体生成实例memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 0;                                               // 定时列表索引0auto_can.enable = 1;                                              // 使能此索引，每条可单独设置auto_can.interval = 100;                                          // 定时发送间隔100msget_can_frame(auto_can.obj, 0);                                   // 构造CAN报文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can);            // 设置定时发送memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 1;                                             // 定时列表索引1auto_can.enable = 1;                                            // 使能此索引，每条可单独设置auto_can.interval = 200;                                        // 定时发送间隔200msget_can_frame(auto_can.obj, 1);                                 // 构造CAN报文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can);          // 设置定时发送memset(&auto_canfd, 0, sizeof(auto_canfd));auto_canfd.index = 2;                                             // 定时列表索引2auto_canfd.enable = 1;                                            // 使能此索引，每条可单独设置auto_canfd.interval = 500;                                        // 定时发送间隔500msget_canfd_frame(auto_canfd.obj, 2);                               // 构造CANFD报文prop->SetValue("1/auto_send_canfd", (const char*)&auto_canfd);    // 设置定时发送prop->SetValue("1/apply_auto_send", "0");                        // 使能定时发送Sleep(5000);                                                     // 等待发送5sprop->SetValue("1/clear_auto_send", "0");                        // 清除定时发送
优点：1.周期稳定，精度100us；2.可修改报文内容随时覆盖；3.可根据需求单独对某条定时报文进行禁用操作。缺点：1.数据不是自动变化的，如涉及到内容变化，需要再次设置定时；2.不适用于非周期性的报文。

 

队列发送

通过队列发送，用户可以提前准备好多帧报文，设定报文之间的间隔，将准备好的报文发送给设备，设备按照预定义的帧间隔进行精准发送，通过此方式可提高发送帧之间的帧间隔精度。与定时发送相比，队列发送每帧只发送一次，需由用户不断准备报文并批量发送到设备。USBCANFD-200U先通过SetValue将设备的发送模式切换成队列发送模式。队列发送缓存大小为100帧，队列发送过程中，可以通过GetValue查询当前队列缓存的剩余空间。队列发送有两种方法实现:

  • 一种是合并发送ZCAN_TransmitData——对应发送结构体ZCANDataObj；

  • 另一种是单通道发送ZCAN_Transmit和ZCAN_TransmitFD——对应发送结构体ZCAN_Transmit_Data和ZCAN_TransmitFD_Data。

两者都是发送结构体中使能队列发送标志位，并且填入队列发送报文间隔，再通过对应发送函数，发给设备合并发送ZCAN_TranmitData的代码实现：
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Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”);                        //USBCANFD需要切换发送模式，CANFDNET无需此步骤…void get_can_frame_queue(ZCANDataObj& data, int ch, canid_t id, bool is_fd, UINT delay){memset(&data, 0, sizeof(data));                                //初始化data结构体data.dataType = ZCAN_DT_ZCAN_CAN_CANFD_DATA;data.chnl = ch;                                                //通道号ZCANCANFDData & can_data = data.data.zcanCANFDData;can_data.frame.can_id = MAKE_CAN_ID(id, 0, 0, 0);              // CAN ID + STD/EXT + DATA/RMTcan_data.frame.len = is_fd ? 64 : 8;                           // 数据长度 8/64can_data.flag.unionVal.transmitType = 0;                       // 正常发送can_data.flag.unionVal.txEchoRequest = 1;                      // 设置发送回显can_data.flag.unionVal.frameType = is_fd ? 1 : 0;              // CAN or CANFDcan_data.flag.unionVal.txDelay = ZCAN_TX_DELAY_UNIT_MS;        // 队列延时单位毫秒can_data.timeStamp = delay;                                    // 队列延时时间，最大值 65535for (int i = 0; i < can_data.frame.len; ++i) {                 // 填充 CAN 报文 DATAcan_data.frame.data[i] = i;}…Ret = ZCAN.TransmitData(device_handle, data ,len);

第二种方法ZCAN_Transmit的代码实现：

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Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”);            //USBCANFD需要切换发送模式，CANFDNET无需此步骤…ZCAN_Transmit_Data  can_data[10]={};ZCAN_TransmitFD_Data  canfd_data[10]={};memset(& can_data, 0, sizeof(can_data));           //初始化data结构体memset(& canfd_data, 0, sizeof(canfd_data));       //初始化data结构体…can_data[0].frame.can_id =0x100;can_data[0].frame.__pad =0x80;                      //使能CAN帧队列发送can_data[0].frame.__res0 =0x64;                     // 低位，设置100mscan_data[0].frame.__res1 =0x00;                     // 高位…canfd_data[0].frame.can_id  =0x200;canfd_data[0].frame.flags    =0x80；                //使能非加速CANFD队列发送，0x81使能加速CANFD队列发送canfd_data[0].frame.__res0  =0x64;                  // 低位，设置100mscanfd_data[0].frame.__res1  =0x00;                  // 高位…ret = ZCAN.Transmit(channel_handle, can_data, 10);ret_fd = ZCAN.TransmitFD(channel_handle, canfd_data, 10);

队列发送的优缺点：

  • 优点：定时间隔准确，最小精度为100us；
  • 缺点：设备分配的缓存大小有限，实际使用中需要结合getvalue去查缓存剩余空间，避免发送帧丢失。

以上两种方法分别适用不同场景，根据实际应用需求，灵活使用，可以很大程度规避上位机调度带来的时延问题，对用户的通讯起到更稳定和精准的控制。

 

　　审核编辑：汤梓红


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