Linux 上多线程程序中从串口读取数据

Question

我正在Linux 中编写一个程序，通过串行接口与硬件连接。设备以大约 10Hz 的频率发送大约 30-40 字节的数据包。该软件模块将与其他模块交互并通过 IPC 进行通信，因此它必须执行特定的 IPC 睡眠，以允许它在不执行任何有用操作时接收其订阅的消息。

目前我的代码看起来像这样：

while(1){
  IPC_sleep(some_time);
  read_serial();
  process_serial_data();
}

问题是有时会执行读取，而串行端口上只有下一个数据包的一小部分可用，这意味着直到下一次循环时才会全部读取。对于特定应用程序，最好在数据可用时立即读取数据，并且程序在读取时不会阻塞。

这个问题的最佳解决方案是什么？

Answer 1

最好的解决办法就是不睡觉！我的意思是一个好的解决方案可能是混合
IPC 事件和串行事件。 select 是一个很好的工具来做到这一点。然后你必须找到与选择兼容的IPC机制。

• 基于套接字的 IPC 能够 select()
• 基于管道的 IPC 能够 select()
• posix 消息队列也是可选的

然后你的循环看起来像这样

while(1) {
    select(serial_fd | ipc_fd); //of course this is pseudo code
    if(FD_ISSET(fd_set, serial_fd)) {
        parse_serial(serial_fd, serial_context);
        if(complete_serial_message)
            process_serial_data(serial_context)
    }
    if(FD_ISSET(ipc_fd)) {
        do_ipc();
    }
}

read_serial 被替换为 parse_serial，因为如果您花费所有时间等待完整的串行数据包，那么 select 的所有好处都会丢失。但从你的问题来看，你似乎已经在这样做了，因为你提到在两个不同的循环中获取串行数据。
通过建议的架构，您可以在 IPC 和串行端获得良好的反应性。您可以在串行数据可用时立即读取它们，但无需停下来处理 IPC。

当然它假设你可以改变IPC机制。如果不能，也许您可​​以创建一个“桥接进程”，一侧与您所使用的任何 IPC 连接，另一侧使用 select()able IPC 进行通信您的序列号。

Answer 2

将到目前为止收到的消息存储在某种缓冲区中。

如果您不想在等待新数据时阻塞，请使用类似 select 的内容() 在串行端口 上检查是否有更多数据可用。如果没有，您可以继续进行一些处理或任何需要完成的事情，而不是阻塞，直到有数据可供获取。

当其余数据到达时，添加到缓冲区并检查是否有足够的数据来组成完整的消息。如果有，则对其进行处理并将其从缓冲区中删除。

Answer 3

您必须缓存足够的消息才能知道它是否是完整的消息，或者您是否拥有完整的有效消息。

如果它无效或不在可接受的时间范围内，那么你就扔掉它。否则，您保留并处理它。

这通常称为为设备协议实现解析器。

Answer 4

这是所需的算法（阻塞）：

while(! complete_packet(p) &&  time_taken < timeout)
{
   p += reading_device.read(); //only blocks for t << 1sec. 

   time_taken.update();   
}
//now you have a complete packet or a timeout. 

如果您愿意，您可以散布回调，或者在处理循环中注入相关部分。