Linux c++用户空间应用程序实时睡眠功能(POSIX，树莓派)

Linux C++ userspace app real time sleep function (POSIX, Raspberry Pi)

本文关键字：POSIX 功能 用户 c++ 空间 应用程序 实时 Linux      更新时间：2023-10-16

我需要一个函数在µs内挂起我的程序，它应该是实时的，所以如果我在50µs内调用它，线程应该正好停止50µs。我的c++程序运行在安装了普通Raspberry Pi的树莓派上。

我编写了这个示例程序，它使用posix time函数来挂起和测量挂起时间。

#include <cstdlib>
#include "stdint-gcc.h"
#include "signal.h"
#include <time.h>
#include <cerrno>
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#define S_IN_NS 1000000000UL
#define MS_IN_NS 1000000UL
#define US_IN_NS 1000UL
#define GET_TIME_CLOCK CLOCK_MONOTONIC
using namespace std;
int main(int argc, char** argv) {
    struct timespec newTimeStamp;
    struct timespec oldTimeStamp;
    struct timespec sleeptime;
    sleeptime.tv_sec = 0;
    sleeptime.tv_nsec = 50000; //50us
    if (clock_gettime(GET_TIME_CLOCK, &oldTimeStamp) == -1)
        cout << "Could not get clock time! ERRNO: " << strerror(errno);
    if ((clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, 0, &sleeptime, NULL)) == -1)
        cout << "Sleep failed! ERRNO: " << strerror(errno);

    if (clock_gettime(GET_TIME_CLOCK, &newTimeStamp) == -1)
        cout << "Could not get clock time! ERRNO: " << strerror(errno);
    uint64_t measuredSec = (newTimeStamp.tv_sec - oldTimeStamp.tv_sec);
    int32_t measuredNs = (newTimeStamp.tv_nsec - oldTimeStamp.tv_nsec);
    uint64_t diffus = (((measuredSec * S_IN_NS) + measuredNs + 500) / 1000UL);
    uint64_t diffns = (((measuredSec * S_IN_NS) + measuredNs));
    cout << "Diffns:" << diffns << " Diffus:" << diffus << endl;
    return 0;
}

构建命令:

arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi-g++ -lrt   -c -g -MMD -MP -MF "build/Debug/GNU_ARM_HARDFP-Linux-x86/main.o.d" -o build/Debug/GNU_ARM_HARDFP-Linux-x86/main.o main.cpp
arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi-g++ -lrt    -o dist/Debug/GNU_ARM_HARDFP-Linux-x86/timetest build/Debug/GNU_ARM_HARDFP-Linux-x86/main.o

结果(chrt -操作进程的实时属性):

pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:130994 Diffus:131
pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:135994 Diffus:136
pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:138993 Diffus:139

程序应该正好睡眠50us，但我测量了130-139us。如果我将GET_TIME_CLOCK定义更改为CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID，则测量cpu时间(不包括睡眠时间)。

结果:

pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:89000 Diffus:89
pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:86000 Diffus:86
pi@raspberrypi ~ $ sudo chrt 99 ./timetest 
Diffns:88000 Diffus:88

执行clock_nanosleep()函数需要大约80-90µs，即使我将睡眠时间更改为500µs!

那么有什么方法可以在Raspbian上的c++用户空间应用程序中暂停线程的确切时间(µs) ?

thx

如果您需要睡眠如此精确的时间，您可能需要使用带有当前时间检查的旋转循环。这将消耗相当多的电力(并产生热量)，但这是一种相当可靠和便携的方法。另一个想法是尝试这个页面上的想法:http://blog.regehr.org/archives/794

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