使用CAN接口卡規(guī)避上位機(jī)調(diào)度延時(shí)的方法

上位機(jī)調(diào)用CAN 接口卡發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，受上位機(jī)系統(tǒng)調(diào)度耗時(shí)的影響，實(shí)際CAN卡發(fā)送時(shí)會(huì)有時(shí)間上的誤差，是否有CAN卡可以將發(fā)送定時(shí)放到設(shè)備中來完成，從而規(guī)避掉上位機(jī)的調(diào)度影響呢？本文將為大家具體分析。 ?使用CAN接口卡是CAN通訊領(lǐng)域無法避開的話題，它提供各種的接口類型，兼容多種上位機(jī)系統(tǒng)，簡單易用的二次開發(fā)接口函數(shù)庫。此外，windows平臺(tái)還提供了專業(yè)的應(yīng)用層協(xié)議庫（DBC解析庫、UDS庫等），比起用ARM直接開發(fā)CAN(FD)，用戶使用接口卡二次開發(fā)，可以直接調(diào)用高層協(xié)議函數(shù)庫，可以極大的節(jié)省應(yīng)用層協(xié)議棧的開發(fā)成本。用戶只需關(guān)注自己的業(yè)務(wù)邏輯即可，大大的縮短項(xiàng)目開發(fā)周期。如此方便的用法也產(chǎn)生了一個(gè)問題，接口卡必須依賴于上位機(jī)的調(diào)用，不管windows還是linux系統(tǒng)，非實(shí)時(shí)系統(tǒng)就涉及到一個(gè)延時(shí)問題——系統(tǒng)調(diào)度的延時(shí)。例如當(dāng)上位機(jī)執(zhí)行到transmit發(fā)送函數(shù)，到系統(tǒng)執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)將buffer下發(fā)給CAN接口卡的時(shí)間。系統(tǒng)調(diào)度時(shí)間是不可控的，取決于多方因素：程序開發(fā)的語言，電腦的性能，CPU當(dāng)前的占用率等，一般都為毫秒級(jí)誤差。因此，當(dāng)用戶需要軟件定時(shí)來發(fā)送報(bào)文時(shí)，無法保證很低的時(shí)間誤差。

問

是否有辦法規(guī)避上位機(jī)調(diào)度的延時(shí)？

答

方法是有的。USBCANFD提供了兩種方法，一定程度上規(guī)避上位機(jī)調(diào)度的時(shí)延問題：

硬件定時(shí)發(fā)送；
隊(duì)列發(fā)送。

?硬件定時(shí)發(fā)送

USBCANFD 支持每通道最大 100?條定時(shí)發(fā)送列表，只需將待發(fā)送數(shù)據(jù)及周期設(shè)置到設(shè)備并使能，設(shè)備將自動(dòng)進(jìn)行發(fā)送。相比于 PC 端的發(fā)送，定時(shí)發(fā)送精度高，周期準(zhǔn)。在設(shè)備進(jìn)行定時(shí)發(fā)送任務(wù)時(shí)，PC 端仍可調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送接口進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。軟件實(shí)現(xiàn)方法，在ZCAN_StartCAN之后，繼續(xù)通過setvalue方式將定時(shí)發(fā)送結(jié)構(gòu)體下載到設(shè)備中：

ZCAN_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_can; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//從CAN定時(shí)發(fā)送結(jié)構(gòu)體生成實(shí)例ZCANFD_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_canfd; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//從CANFD定時(shí)發(fā)送結(jié)構(gòu)體生成實(shí)例memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時(shí)列表索引0auto_can.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨(dú)設(shè)置auto_can.interval = 100; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時(shí)發(fā)送間隔100msget_can_frame(auto_can.obj, 0); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構(gòu)造CAN報(bào)文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can); ? ? ? ? ? ?// 設(shè)置定時(shí)發(fā)送memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時(shí)列表索引1auto_can.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨(dú)設(shè)置auto_can.interval = 200; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時(shí)發(fā)送間隔200msget_can_frame(auto_can.obj, 1); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構(gòu)造CAN報(bào)文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can); ? ? ? ? ?// 設(shè)置定時(shí)發(fā)送memset(&auto_canfd, 0, sizeof(auto_canfd));auto_canfd.index = 2; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時(shí)列表索引2auto_canfd.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨(dú)設(shè)置auto_canfd.interval = 500; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時(shí)發(fā)送間隔500msget_canfd_frame(auto_canfd.obj, 2); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構(gòu)造CANFD報(bào)文prop->SetValue("1/auto_send_canfd", (const char*)&auto_canfd); ? ?// 設(shè)置定時(shí)發(fā)送prop->SetValue("1/apply_auto_send", "0"); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能定時(shí)發(fā)送Sleep(5000); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 等待發(fā)送5sprop->SetValue("1/clear_auto_send", "0"); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 清除定時(shí)發(fā)送

優(yōu)點(diǎn)：1.周期穩(wěn)定，精度100us；2.可修改報(bào)文內(nèi)容隨時(shí)覆蓋；3.可根據(jù)需求單獨(dú)對(duì)某條定時(shí)報(bào)文進(jìn)行禁用操作。缺點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)不是自動(dòng)變化的，如涉及到內(nèi)容變化，需要再次設(shè)置定時(shí)；2.不適用于非周期性的報(bào)文。

隊(duì)列發(fā)送

通過隊(duì)列發(fā)送，用戶可以提前準(zhǔn)備好多幀報(bào)文，設(shè)定報(bào)文之間的間隔，將準(zhǔn)備好的報(bào)文發(fā)送給設(shè)備，設(shè)備按照預(yù)定義的幀間隔進(jìn)行精準(zhǔn)發(fā)送，通過此方式可提高發(fā)送幀之間的幀間隔精度。與定時(shí)發(fā)送相比，隊(duì)列發(fā)送每幀只發(fā)送一次，需由用戶不斷準(zhǔn)備報(bào)文并批量發(fā)送到設(shè)備。USBCANFD-200U先通過SetValue將設(shè)備的發(fā)送模式切換成隊(duì)列發(fā)送模式。隊(duì)列發(fā)送緩存大小為100幀，隊(duì)列發(fā)送過程中，可以通過GetValue查詢當(dāng)前隊(duì)列緩存的剩余空間。隊(duì)列發(fā)送有兩種方法實(shí)現(xiàn):

一種是合并發(fā)送ZCAN_TransmitData——對(duì)應(yīng)發(fā)送結(jié)構(gòu)體ZCANDataObj；
另一種是單通道發(fā)送ZCAN_Transmit和ZCAN_TransmitFD——對(duì)應(yīng)發(fā)送結(jié)構(gòu)體ZCAN_Transmit_Data和ZCAN_TransmitFD_Data。

兩者都是發(fā)送結(jié)構(gòu)體中使能隊(duì)列發(fā)送標(biāo)志位，并且填入隊(duì)列發(fā)送報(bào)文間隔，再通過對(duì)應(yīng)發(fā)送函數(shù)，發(fā)給設(shè)備合并發(fā)送ZCAN_TranmitData的代碼實(shí)現(xiàn)：

Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//USBCANFD需要切換發(fā)送模式，CANFDNET無需此步驟…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結(jié)構(gòu)體data.dataType = ZCAN_DT_ZCAN_CAN_CANFD_DATA;data.chnl = ch; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//通道號(hào)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; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 數(shù)據(jù)長度 8/64can_data.flag.unionVal.transmitType = 0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 正常發(fā)送can_data.flag.unionVal.txEchoRequest = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 設(shè)置發(fā)送回顯can_data.flag.unionVal.frameType = is_fd ? 1 : 0; ? ? ? ? ? ? ?// CAN or CANFDcan_data.flag.unionVal.txDelay = ZCAN_TX_DELAY_UNIT_MS; ? ? ? ?// 隊(duì)列延時(shí)單位毫秒can_data.timeStamp = delay; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 隊(duì)列延時(shí)時(shí)間，最大值 65535for (int i = 0; i < can_data.frame.len; ++i) { ? ? ? ? ? ? ? ? // 填充 CAN 報(bào)文 DATAcan_data.frame.data[i] = i;}…Ret = ZCAN.TransmitData(device_handle, data ,len);

第二種方法ZCAN_Transmit的代碼實(shí)現(xiàn)：

Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”);            //USBCANFD需要切換發(fā)送模式，CANFDNET無需此步驟…ZCAN_Transmit_Data  can_data[10]={};ZCAN_TransmitFD_Data  canfd_data[10]={};memset(& can_data, 0, sizeof(can_data));           //初始化data結(jié)構(gòu)體memset(& canfd_data, 0, sizeof(canfd_data));       //初始化data結(jié)構(gòu)體…can_data[0].frame.can_id =0x100;can_data[0].frame.__pad =0x80;                      //使能CAN幀隊(duì)列發(fā)送can_data[0].frame.__res0 =0x64;                     // 低位，設(shè)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隊(duì)列發(fā)送，0x81使能加速CANFD隊(duì)列發(fā)送canfd_data[0].frame.__res0  =0x64;                  // 低位，設(shè)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);