C语言中的精确定时

下面我有一个小代码。我使用此代码从嵌入式板的GPIO输出一些1和0（

无符号输出[38]

）

我的问题：两个输出值（1，0或0，1）之间的时间应该416微秒正如我在代码下面的

clock\u nanosleep

中定义的那样，我还使用了

sched\u priority（）

以获得更好的时间分辨率。然而，示波器（下图）测量表明两个输出值之间的时间770 usec。我想知道为什么信号之间有那么多不准确的地方

另外，该板（beagleboard）有Linux 3.2.0-23-omap 36 Ubuntu Ubuntu周二4月10日20:24:21 UTC 2012 armv7l armv7l armv7l GNU/Linux内核，它有750 MHz的CPU，

top

显示几乎没有CPU（~1%），在我运行代码之前，内存（~0.5%）被消耗掉。我使用的电子示波器没有校准问题

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //exit();
#include <sched.h>
#include <time.h>

void msg_send();
struct sched_param sp;

int main(void){
      sp.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
      sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &sp);
      msg_send();
    return 0;
}

void msg_send(){
    unsigned output[38] = {0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,1}; 

    FILE *fp8;
    if ((fp8 = fopen("/sys/class/gpio/export", "w")) == NULL){  //echo 139 > export
           fprintf(stderr,"Cannot open export file: line844.\n"); fclose(fp8);exit(1);
    }
    fprintf(fp8, "%d", 139);  //pin 3
    fclose(fp8);

    if ((fp8 = fopen("/sys/class/gpio/gpio139/direction", "rb+")) == NULL){
       fprintf(stderr,"Cannot open direction file - GPIO139 - line851.\n");fclose(fp8); exit(1);
    }
    fprintf(fp8, "out");
    fclose(fp8);

   if((fp8 = fopen("/sys/class/gpio/gpio139/value", "w")) == NULL) {
        fprintf(stderr,"error in openning value\n");  fclose(fp8); exit(1);
}

struct timespec req = { .tv_sec=0, .tv_nsec = 416000 }; //416 usec

/* here is the part that my question focus*/
    while(1){
        for(i=0;i<38;i++){
        rewind(fp8);
        fprintf(fp8, "%d", output[i]);
        clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC ,0, &req, NULL);

        }
    }
}

#包括
#包括//退出（）；
#包括
#包括
void msg_send（）；
结构sched_参数sp；
内部主（空）{
sp.sched_priority=sched_get_priority_max（sched_FIFO）；
调度设置调度器（0、调度FIFO和sp）；
msg_send（）；
返回0；
}
void msg_send（）{
无符号输出[38]={0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,1}；
文件*fp8；
如果（（fp8=fopen（“/sys/class/gpio/export”，“w”））==NULL）{//echo 139>export
fprintf（stderr，“无法打开导出文件：line844。\n”）；fclose（fp8）；退出（1）；
}
fprintf（fp8，“%d”，139）；//引脚3
fclose（fp8）；
如果（（fp8=fopen（“/sys/class/gpio/gpio139/方向”，“rb+”）==NULL）{
fprintf（stderr，“无法打开方向文件-GPIO139-line851。\n”）；fclose（fp8）；退出（1）；
}
fprintf（fp8，“输出”）；
fclose（fp8）；
if（（fp8=fopen（“/sys/class/gpio/gpio139/value”，“w”））==NULL）{
fprintf（stderr，“打开值出错”）；fclose（fp8）；退出（1）；
}
struct timespec req={.tv_sec=0，.tv_nsec=416000}；//416 usec
/*这是我问题的重点*/
而(1){
对于（i=0；i我猜问题在于
时钟的睡眠时间为416微秒
循环中的其他命令以及循环和
clock_nanosleep
体系结构本身都需要354微秒。操作系统也可能提出要求

如果你将睡眠设置为0，你会得到什么间隔

你是在计算机上运行还是在PLC上运行

评论回复

似乎你的硬件/软件中有一些东西正在做一些意想不到的事情——这可能是一个错误

根据这段时间的关键程度，我有两个建议：

低临界-在程序中输入一个数字，使循环按您想要的时间进行。但是，如果这是瞬态或时间/温度相关影响，您需要定期检查漂移
高临界性-在硬件中建立一个温度稳定的振荡器。这些可以从现货中购买
如果您正在执行对时间敏感的I/O，您可能不应该使用
stdio.h
中的内容，而应该使用I/O系统调用，因为stdio完成了缓冲。看起来您可能也会受到缓冲的最坏影响，因为您的程序执行以下步骤：

填满缓冲区
睡眠
倒带，我相信这会刷新缓冲区
您希望内核在您睡眠时为写操作提供服务，而不是在您睡眠后刷新缓冲区，您必须等待内核处理它

我认为最好的办法是使用
open（“/sys/class/gpio/gpio139/value”，O|WRONLY | O|u DIRECT）
，以最大限度地减少缓存造成的延迟

如果仍然需要刷新缓冲区以强制写入，则可能需要使用
clock\u gettime
计算刷新数据所花费的时间，并从睡眠时间中减去该时间。或者，将所需的间隔添加到
clock\u gettime
的结果中，并将其传递到
clock\u nanosleep
并使用
TIMER_ABSTIME
标记等待绝对时间。
我不知道调用clock_getres（）如何解决您的问题。在手册页中，据说只读取时钟的分辨率

正如Geoff所说，使用绝对休眠时钟应该是一个更好的解决方案。这可以避免来自其他代码的未经检查的时间延迟

struct timespec Time;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &(Time));

while(1){
    Time.tv_nsec += 416000;
    if(Time.tv_nsec > 999999999){
        (Time.tv_sec)++;
        Time.tv_nsec -= 1000000000;
    }
    clock_nanosleep(CLOCK_REALTIME, TIMER_ABSTIME, &(Time), NULL);
    //Do something
}

我在fews程序上使用它在以太网网络上生成一些常规消息。它工作得很好。
我在运行linux的嵌入式板上运行它。我删除了“while（1）”循环中的“clock_nanosleep”行，以查看执行“rewind（）”、“fprintf（）”和“for（）”需要多少时间在这个循环中。它需要11.1纳秒。奇怪的是，如果将20分配给“tv_nsec”，那么两个值之间的时间是102纳秒。你应该将你的解决方案放入正确的答案中（你可以回答自己的问题），并接受它为正确答案。