使用CAN接口卡規避上位機調度延時的方法

上位機調用CAN 接口卡發送數據時，受上位機系統調度耗時的影響，實際CAN卡發送時會有時間上的誤差，是否有CAN卡可以將發送定時放到設備中來完成，從而規避掉上位機的調度影響呢？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，兼容多種上位機系統，簡單易用的二次開發接口函數庫。此外，windows平臺還提供了專業的應用層協議庫（DBC解析庫、UDS庫等），比起用ARM直接開發CAN(FD)，用戶使用接口卡二次開發，可以直接調用高層協議函數庫，可以極大的節省應用層協議棧的開發成本。用戶只需關注自己的業務邏輯即可，大大的縮短項目開發周期。如此方便的用法也產生了一個問題，接口卡必須依賴于上位機的調用，不管windows還是linux系統，非實時系統就涉及到一個延時問題——系統調度的延時。例如當上位機執行到transmit發送函數，到系統執行這個動作，驅動將buffer下發給CAN接口卡的時間。系統調度時間是不可控的，取決于多方因素：程序開發的語言，電腦的性能，CPU當前的占用率等，一般都為毫秒級誤差。因此，當用戶需要軟件定時來發送報文時，無法保證很低的時間誤差。

問

是否有辦法規避上位機調度的延時？

答

方法是有的。USBCANFD提供了兩種方法，一定程度上規避上位機調度的時延問題：

硬件定時發送；
隊列發送。

?硬件定時發送

USBCANFD 支持每通道最大 100?條定時發送列表，只需將待發送數據及周期設置到設備并使能，設備將自動進行發送。相比于 PC 端的發送，定時發送精度高，周期準。在設備進行定時發送任務時，PC 端仍可調用數據發送接口進行數據發送。軟件實現方法，在ZCAN_StartCAN之后，繼續通過setvalue方式將定時發送結構體下載到設備中：

ZCAN_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_can; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//從CAN定時發送結構體生成實例ZCANFD_AUTO_TRANSMIT_OBJ auto_canfd; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//從CANFD定時發送結構體生成實例memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時列表索引0auto_can.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨設置auto_can.interval = 100; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時發送間隔100msget_can_frame(auto_can.obj, 0); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構造CAN報文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can); ? ? ? ? ? ?// 設置定時發送memset(&auto_can, 0, sizeof(auto_can));auto_can.index = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時列表索引1auto_can.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨設置auto_can.interval = 200; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時發送間隔200msget_can_frame(auto_can.obj, 1); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構造CAN報文prop->SetValue("1/auto_send", (const char*)&auto_can); ? ? ? ? ?// 設置定時發送memset(&auto_canfd, 0, sizeof(auto_canfd));auto_canfd.index = 2; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 定時列表索引2auto_canfd.enable = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能此索引，每條可單獨設置auto_canfd.interval = 500; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 定時發送間隔500msget_canfd_frame(auto_canfd.obj, 2); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 構造CANFD報文prop->SetValue("1/auto_send_canfd", (const char*)&auto_canfd); ? ?// 設置定時發送prop->SetValue("1/apply_auto_send", "0"); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 使能定時發送Sleep(5000); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 等待發送5sprop->SetValue("1/clear_auto_send", "0"); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 清除定時發送

優點：1.周期穩定，精度100us；2.可修改報文內容隨時覆蓋；3.可根據需求單獨對某條定時報文進行禁用操作。缺點：1.數據不是自動變化的，如涉及到內容變化，需要再次設置定時；2.不適用于非周期性的報文。

隊列發送

通過隊列發送，用戶可以提前準備好多幀報文，設定報文之間的間隔，將準備好的報文發送給設備，設備按照預定義的幀間隔進行精準發送，通過此方式可提高發送幀之間的幀間隔精度。與定時發送相比，隊列發送每幀只發送一次，需由用戶不斷準備報文并批量發送到設備。USBCANFD-200U先通過SetValue將設備的發送模式切換成隊列發送模式。隊列發送緩存大小為100幀，隊列發送過程中，可以通過GetValue查詢當前隊列緩存的剩余空間。隊列發送有兩種方法實現:

一種是合并發送ZCAN_TransmitData——對應發送結構體ZCANDataObj；
另一種是單通道發送ZCAN_Transmit和ZCAN_TransmitFD——對應發送結構體ZCAN_Transmit_Data和ZCAN_TransmitFD_Data。

兩者都是發送結構體中使能隊列發送標志位，并且填入隊列發送報文間隔，再通過對應發送函數，發給設備合并發送ZCAN_TranmitData的代碼實現：

Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//USBCANFD需要切換發送模式，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結構體data.dataType = ZCAN_DT_ZCAN_CAN_CANFD_DATA;data.chnl = ch; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?//通道號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; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 數據長度 8/64can_data.flag.unionVal.transmitType = 0; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? // 正常發送can_data.flag.unionVal.txEchoRequest = 1; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 設置發送回顯can_data.flag.unionVal.frameType = is_fd ? 1 : 0; ? ? ? ? ? ? ?// CAN or CANFDcan_data.flag.unionVal.txDelay = ZCAN_TX_DELAY_UNIT_MS; ? ? ? ?// 隊列延時單位毫秒can_data.timeStamp = delay; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// 隊列延時時間，最大值 65535for (int i = 0; i < can_data.frame.len; ++i) { ? ? ? ? ? ? ? ? // 填充 CAN 報文 DATAcan_data.frame.data[i] = i;}…Ret = ZCAN.TransmitData(device_handle, data ,len);

第二種方法ZCAN_Transmit的代碼實現：

Prop->Setvalue(“0/set_send_mode”, “1”);            //USBCANFD需要切換發送模式，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結構體memset(& canfd_data, 0, sizeof(canfd_data));       //初始化data結構體…can_data[0].frame.can_id =0x100;can_data[0].frame.__pad =0x80;                      //使能CAN幀隊列發送can_data[0].frame.__res0 =0x64;                     // 低位，設置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隊列發送，0x81使能加速CANFD隊列發送canfd_data[0].frame.__res0  =0x64;                  // 低位，設置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);

隊列發送的優缺點：

優點：定時間隔準確，最小精度為100us；
缺點：設備分配的緩存大小有限，實際使用中需要結合getvalue去查緩存剩余空間，避免發送幀丟失。

以上兩種方法分別適用不同場景，根據實際應用需求，靈活使用，可以很大程度規避上位機調度帶來的時延問題，對用戶的通訊起到更穩定和精準的控制。

　　審核編輯：湯梓紅

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