串行端口性能-VB.NET与C ++和Boost

Question

我无法理解为什么我的应用程序需要花费这么长时间才能通过Windows 10上的串行端口与设备进行通信。我编写了两个小型测试应用程序以尝试查看导致其如此缓慢的原因。这是他们两个的代码：

''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();
}

问题在于，VB.NET代码每个循环迭代平均报告约6毫秒（即每个写/读对为3毫秒），而C ++代码则为每次迭代花费60毫秒以上。

该项目的其余部分是用C ++编写的，因此我需要改进该代码，不能简单地使用其他代码。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，尽管涉及其他步骤，但它的速度是直接C ++实现的两倍以上。

我缺少什么，也许是C ++实现中的设置？我已经尝试了所有流控制选项，不同的缓冲区大小，...

Answer 1

您看到的用于写入/读取/写入/读取序列的60毫秒与计划传输的典型默认值非常吻合。这是FTDI（非常流行的USB串行端口芯片组）的端口配置

如果串行端口初始化代码未明确设置超时，则您获得的是每16毫秒一次的计划传输。

如果您改为拨打SetCommTimeouts，则可以在每次串行RX线上存在间隙时，安排USB设备转发接收的数据缓冲区。为此ReadIntervalTimeout，仅将传输时间设置为几个字节。在921 kbaud时，每个字节需要10到11微秒，因此1毫秒的最低可能超时时间ReadIntervalTimeout对应于大约92个字节的间隙。

但是，由于各种USB设备附带的驱动程序的实现质量不同，因此有可能会遇到不支持字符间超时的硬件的设备。在这种情况下，最好禁用ReadIntervalTimeout和ReadTotalTimeoutMultiplier，而仅使用ReadTotalTimeoutConstant。

使用这些超时配置中的任何一个，通过USB的数据传输将更及时地进行，并且您的代码将不断进步。

但是，每次接收时USB延迟仍将约为3毫秒（RX线路繁忙时为1，空闲1 ms触发超时，另外1 ms等待下一个USB时隙）。为了每3毫秒完成1条以上的消息，您需要进行流水线处理，以便通过使用一些滑动窗口方案替换停止和等待协议来传输多个消息。