用 C 语言进行到达时间处理

Question

我目前正在用 Ansi-C 编写一个软件，正在努力让其中一个基本功能正常工作。

该软件将通过 CAN 网络接收消息，当这些消息到达时，我需要确保它们在预期时间之前和上一条消息之后发送。

只允许使用无符号变量，因此当计时器达到最大值（在我的例子中为 255）时，将会出现回绕问题。

验证消息是否在预期时间之前到达很容易，因为我知道两条消息之间的最长时间。

此示例处理环绕并发现延迟的消息：

UC_8 arrival = 250;  
UC_8 expected = 15;
UC_8 maxInterArrTime = 30;

result = expected - arrival;

if(result <= maxInterArrTime){
// ON TIME!
}
else{
// DELAYED
}

这是简单的部分，但我还必须检查到达的消息实际上是在上一条消息之后到达的。我的问题是我不知道如何解决环绕问题。我尝试模仿发现延迟消息的解决方案，但没有任何运气。

UC_8 arrival = 10; // Wrapped around
UC_8 lastArrival = 250;  
UC_8 expected = 15;
UC_8 maxInterArrTime = 30;

result = expected - arrival;
result2 = lastArrival - arrival; //Problem

if(result2 >= ???){ // How should I compare and with what?
  //Message received after previous msg

  if(result <= maxInterArrTime){
  // ON TIME!
  }
  else{
  // DELAYED
  }
else{
  //Message received before previous msg - ERROR
}

我的问题是，到达时间值低于前一个到达时间，但实际上“更大”，因为它已经绕回了。我想我可能需要执行几个步骤。

有什么建议我可以解决这个问题吗？我需要保持较低的 if 语句数量，将对代码的复杂性和其他内容进行分析。

Answer 1

如果您可以保证数据包之间的延迟不会达到 256 或以上，则以下内容将说明环绕

if (newerTime >= olderTime)
  delay = newerTime - olderTime;
else
  delay = 256 - olderTime + newerTime;

如果您不能保证延迟小于 256，则展开是正确的，您可以不做你想做的事。

Answer 2

啊？您无法神奇地通过编码来解决丢失信息的情况。如果您只有 8 位无符号时间戳，那么您将无法区分 3 个时钟周期前发生的事情和 259 个时钟周期前发生的事情，依此类推。

考虑提供更大（更多位）的时间戳。

Answer 3

如果可以确保时间增量的绝对值小于最大可测量时间跨度的1/2，则可以确定时间增量。

int8_t delta_u8(uint8_t a, uint8_t b) {
    int8_t delta = a - b;
    return delta;
}

...

  delta = delta_u8(newerTime, olderTime);
  delay = abs( (int) delta ); // or you could have a byte version of abs, since
                              // I suspect that you may be doing embedded stuff
                              // and care about such things.

如果你能确保时间总是向前推进，那么你就能做得更好。就时间而言，我的意思是，在您的情况下，newerTime 始终大于 olderTime，无论它们在数字上如何比较。在这种情况下，您可以测量最大可测量时间跨度的增量——这确实是不言而喻的。

uint8_t delta_i8(uint8_t a, uint8_t b) {
    return a - b;
}

如果您知道两个事件不会在同一时间周期内发生，您可以做得更好 1。如果您知道两个事件发生的时间间隔不会超过一定时间，那么您可以计算最大时间跨度的增量可以用时间戳+事件之间必须间隔的时间量来表示，但是您必须使用更大的变量大小来进行实际的数学计算。

所有这些都有效，因为当你对它们进行数学计算时，这些值会不断变化。您可以很容易地将其视为将已知时间值之一转换为新原点 (0)，并调整另一个时间值以匹配此转变。