[問題] 如何固定每個迴圈的執行週期?

作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 04:07:30
開發平台(Platform): (Ex: Win10, Linux, ...)
Raspberry pi model B+ / Raspberry pi 3 model B
編譯器(Ex: GCC, clang, VC++...)+目標環境(跟開發平台不同的話需列出)
gcc 4.9
問題(Question):
之前希望能固定數據讀取的週期,像這樣:
while(...)
{
ReadData();
_usleep(3600); // 用nanosleep實作,不過單位換成us。
}
ReadData()是讀取sensor的函式,它有可能讀取1-5個sensor
(共用一個I2C,所以要設lock),
因為每個sensor更新資料的週期又不一樣
void ReadData()
{
if (out_of_data0) readSensor0();
if (out_of_data1) readSensor1();
if (out_of_data2) readSensor2();
if (out_of_data3) readSensor3();
if (out_of_data4) readSensor4();
}
其中Sensor0跟Sensor1的週期最短,到沒啥問題。
問題是Sensor2/Sensor3/Sensor4週期比較長,讀取也需要200-400us。
只讀0/1跟5個全讀的所需時間有可能會差到500-600us。
之前為了固定住ReadData()的週期,我是這樣實作的:
....
pthread_create(thread2, readSensor2); //細節不多寫,會意就好
pthread_create(thread3, readSensor3);
pthread_create(thread4, readSensor4);
void ReadData()
{
readSensor0();
readSensor1();
if (out_of_data2) pthread_cond_signal(&cond[thread1]); // 喚醒thread2
if (out_of_data3) pthread_cond_signal(&cond[thread1]); // 喚醒thread3
if (out_of_data4) pthread_cond_signal(&cond[thread1]); // 喚醒thread4
_usleep(3600);
}
(這幾個thread被設成讀取完自動睡回去,等待下次被喚醒)
意思就是說,做完readSensor0/readSensor1就暫停然後開始計時,
計時的同時被喚醒的readSensor2/readSensor3/readSensor4可以開始工作。
這招讓我的週期變化<1ms
(使用Preempt RT的情況,我想用xenomai應該會更好,等我程式完成的差不多就試)。
不過我不太滿足就是,想找個可以用lock-free的方法。
試過一個方法是這樣:
void ReadData()
{
uint64_t time1 = get_nsec(); //使用clock_gettime得到當前時間
if (out_of_data0) readSensor0();
if (out_of_data1) readSensor1();
if (out_of_data2) readSensor2();
if (out_of_data3) readSensor3();
if (out_of_data4) readSensor4();
uint64_t time2 = get_nsec();
_usleep(4000-(int)(time2-time1));
}
就是按兩次碼表,把執行的時間算出來,然後週期扣掉執行時間就是該暫停的時間。
結果發現clock_gettime太頻繁會得到奇怪的結果(不穩定)。
不然還有一個辦法:把整個ReadData()丟到可以被喚醒的thread去
void ReadData()
{
if (out_of_data0) readSensor0();
if (out_of_data1) readSensor1();
if (out_of_data2) readSensor2();
if (out_of_data3) readSensor3();
if (out_of_data4) readSensor4();
}
void period()
{
while(....)
{
pthread_cond_signal(&cond[thread_of_ReadData]);
_usleep(4000);
}
}
不過有個極小的風險是如果這個thread沒有在暫停的時間內跑完就....
請問還有別的方法可以讓週期的誤差更低?
補充說明(Supplement):
四軸的程式龜速改寫中,不要催....
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 04:22:00
我沒記錯的話, 就算你都不用 delay, 接示波器後會發現單一 gpio 週期是近 100K , 而且週期變動率會很大.rpi 的時間我覺得沒很準,在做這東西時建議至少接便宜的LA 看訊息會比計時的準很多。我是買淘寶 300~500 ntd,24MHZ, 對 RPI 就夠用了。
作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 04:29:00
單一 gpio週期?我之前看有人實測是可以到5MHz以上
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 04:31:00
也可能我記錯週期吧, 我是用 bcm2835 去做控制。補一下 , 網路上找到的資料建議驗證, 有些我手邊的情況和網路找的不一樣。
作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 04:33:00
我看到的就是用bcm2835 goo.gl/bK0Cij不過我要求的頻率頂多400Hz,不算多誇張阿便宜的LA大都只吃Windows....
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 04:36:00
是啊!所以是用 Windows SW 接 LA, Pin 腳接 RPI 沒錯啊好吧,若您找到穩定的方式,請不吝分享,之前我專案有時效性發現 PWM 不穩時,就掛一顆 MCU 上去,RPI 和 MCU 交握。
作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 04:40:00
PWM有現成的chip可以加阿,為何非要MCU?
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 04:40:00
MCU 不只做 PWM, 還有其他東西要加, 考慮成本當然掛 MCU
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 04:42:00
唉.. RPI .. 地獄.. 若可以的話我想轉戰 undo x86
作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 05:55:00
udoo已經可以買了?是為啥非用RPi不可阿,BBB價位稍高但也跟RPi+MCU差不多了想聽你說RPi的地獄....
作者: kevingwn (如雲如風的人生)   2016-11-06 06:01:00
試看看uint64_t timer = get_nsec();while (...){ReadData();timer += 4000;int delay = (int)(timer - get_nsec());if (delay > 0) _usleep(delay);}
作者: descent (「雄辯是銀,沉默是金」)   2016-11-06 11:39:00
https://goo.gl/WgiaeR 這個 la, 其軟體有 linux 版本
作者: firejox (Tangent)   2016-11-06 12:31:00
你的按兩次碼錶的code如果read超過4000 nsec 不就不正確了?更正 4000us
作者: EdisonX (卡卡獸)   2016-11-06 14:27:00
會用 RPI 是因為它的相機解析度高、傳輸快、cost 低,加上有 raspicam library 可直接呼叫 , 說 rpi 差也不對 , 只是我在linux上有很多的不熟悉,像是權限常讓我綁手綁腳.還有從 rpi2 轉到 rpi3 時 ur 的設定也花了時間, 最後轉到 rpi3 時必須做整個系統散熱機制,要不 rpi 容易燒掉.想轉戰udoo純粹是我現在必須開發 rpi/windows 二套 ap,轉過去後我可以全在vs上做開發,但的確也還有一些問題要解.補一下,我從rpi2轉到rpi3時,OS從1.4.2升到1.9.2也吃了苦.當然現在用2.0.0,lib 和設定花了一、二天解掉 @@現在惱人的反而是在rpi3上寫qt,這時才意識到我被vs慣壞了code::blocks 上掛 qt 我反而不會 debug
作者: wtchen (沒有存在感的人)   2016-11-06 17:16:00
LA這種東西怎麼只要一support linux價錢就10倍起跳?我在linux寫久了要我跳Windows我也不習慣 XD

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