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。我想发送大块数据。使用指定的波特率，它应该需要大约 5 秒，但它花费的时间几乎是预期时间的 10 倍。

由于我发送的内容超出了缓冲区一次可以处理的范围，所以它被分成小部分发送，我正在耗尽中间的缓冲区。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。

我希望传输速度较慢是最佳选择，但不是那么多。

我在设置 UART 或写入时是否遗漏了什么？还是这是正常的？

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

文档自相矛盾。 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？

无论如何，您提供的速度是波特率，在这种情况下，假设没有节流，波特率应该约为 23,000 bytes/second。

速度取决于硬件和 link 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"also"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得到你的硬件支持，比如 CTS/RTS、XON/XOFF等

This might be helpful。

Answer 2

As I'm sending more than the buffer can handle at once it is send in small parts and I'm draining the buffer in between.

您只提供了代码片段（而不是最小的、完整的和可验证的示例），因此您的数据大小未知。
但是 Linux 内核缓冲区大小是已知的。你认为它是什么？
（仅供参考，它是 4KB。）

If I measure the time needed for the drain and the number of bytese written to the buffer I calculate a Baudrate nearly 10 times lower than the specified Baudrate.

您混淆了吞吐量和波特率。

异步串行的最大吞吐量（仅有效负载）link 由于每个字符的帧开销，它可能是帧的十位中的两位（假设 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 8N2）。

为了实现最大吞吐量，传输 UART 必须使线路充满帧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 write() 来减少系统调用开销。

Did I miss something while setting the UART or while writing?

使用 Linux，您对 UART 硬件的访问受到限制。
您的程序从用户空间访问串行终端。
您的程序以次优方式访问串行终端。

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。

Or is this normal?

有多种方法可以轻松加快传输速度。

首先，你的程序结合了非阻塞模式和非规范模式。这是一个退化的接收组合，并且不是最理想的传输组合。
您没有提供使用非阻塞模式的理由，并且您的程序没有正确使用它。
因此，您的程序应该修改为使用阻塞模式而不是非阻塞模式。

其次，在 write() 系统调用之间的 tcdrain() 可以在串行 link 上引入空闲时间。使用阻塞模式消除了 write() 系统调用之间对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 link.
上引入的任何空闲时间请注意，第一个 write() 没有正确检查 return 值是否存在可能的错误情况，这总是可能的。

底线：您的程序会更简单，并且通过使用阻塞会提高吞吐量 I/O。

Linux UART 比指定的波特率慢

Linux UART slower than specified Baudrate

linux

performance

system-calls

uart

baud-rate