シリアル通信のwritefile関数の高速化

Question

前提・実現したいこと

VisualStudio2017にてC++でシリアル通信をしたいと思っています．
さらにできるだけ早く通信をしたいと思っています．

発生している問題

データの送信にwritefile関数を用いているのですが，writefile関数の処理時間をもっと高速にしたいと考えています．以下のソースコードのようにwritefile関数にかかる時間を測定したところ30~400[ms]ほどの時間がかかることが確認でき，一回当たりのループにかかる時間のほとんどを占めています．

このwritefile関数にかかる時間を少なくする方法を教えていただきたいです．
また，この関数以外にシリアル通信において送受信の時間がかからない関数等あれば教えていただけたら嬉しいです．

知識不足で大変申し訳ありませんが，ご教授お願い致します．

ソースコード

#include "pch.h"
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <fstream>
#include <chrono>
#include <time.h>

using namespace std;

int main()
{

	std::chrono::system_clock::time_point  start, end;
	double elapsed = 0;
	int counter = 0;


	HANDLE hFile = ::CreateFile(
		"COM3"
		, GENERIC_WRITE
		, 0
		, NULL
		, CREATE_ALWAYS
		, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL
		, NULL
	);

	while (1) {
		DWORD dwNumberOfWritten = 0;
		counter++;
		sprintf_s(str, "%d\n", counter);
		start = std::chrono::system_clock::now();
		WriteFile(hFile, str.c_str(), str.size(), &dwNumberOfWritten, NULL)
		end = std::chrono::system_clock::now();
		elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start).count();
		cout << "elapsed" << elapsed << endl;
		
	}
	
	return 0;
}

試したこと

送信時のタイムアウトの設定をいかに変更してみましたが，特に変化はありませんでした．
WriteTotalTimeoutMultiplier = 10;
WriteTotalTimeoutConstant = 10;

Comments

[dodox86]

実は、WriteFile() APIの実行が失敗しているということはありませんか。（書き込み完了待ちになっているとか）WriteFile()の返り値(BOOL)とdwNumberOfWrittenの値、エラーならGetLastError()の値を確認してみてください。

[ikadzuchi]

30~400[ms]とはだいぶ幅がありますが、これはランダムに変わるのですか?
出力の例を出していただけると分かりやすいかと思います。
また、文字数を多く(1000文字とか)した場合時間はどうなりますか?

Answer 1

シリアル通信の通信速度、ってのは考慮されてますか？
ボーレートから、１バイトあたりに係る通信時間というのを算出できるので、それで計算してみましょう。

当然のことながら、この通信時間より早くは実行できません。
OSの中で、ある程度のバッファは持っているので、数キロバイトの程度なら一瞬で実行は終了します、が、それでも通信時間というのはかわりません。

Comments

[keni]

回答ありがとうございます．
受信側の処理が遅かったため待ちが発生していたようで，受信側プログラムを変更することで解決できました．
ご教授頂きありがとうございました．

Answer 2

そもそも質問のコードはコンパイルを通りません。
とりあえず見込みで修正してコンパイルを通し、実行してみましたが症状が出ませんでした。(elapsed0が延々表示される。シリアルにはArduino UNOを繋いで、RXのLEDが点灯することでシリアル出力がされていることは確認)
あなたが実行したものとの違いが原因になっているのかも知れません。

こちらで試したものは以下になります。

#include <stdio.h>
#include <time.h>

#include <chrono>
#include <fstream>
#include <iostream>

//#include "pch.h"
#include <windows.h>
using namespace std;

int main() {
  std::chrono::system_clock::time_point start, end;
  double elapsed = 0;
  int counter = 0;

  HANDLE hFile = ::CreateFile("COM3", GENERIC_WRITE, 0, NULL, CREATE_ALWAYS,
                              FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);

  while (1) {
    char str[128];
    DWORD dwNumberOfWritten = 0;
    counter++;
    sprintf_s(str, "%d\n", counter);
    start = std::chrono::system_clock::now();
//Sleep(100);　//これを入れるとちゃんと100とか101になる
    WriteFile(hFile, str, strlen(str), &dwNumberOfWritten, NULL);
    end = std::chrono::system_clock::now();
    elapsed = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - start)
                  .count();
    cout << "elapsed" << elapsed << endl;
  }

  return 0;
}

Comments

[keni]

回答ありがとうございます．
受信側の処理が遅かったため待ちが発生していたようです．なので受信側のプログラムを変更することで解決しました．
わざわざ実行までしていただきまして，ありがとうございました．

Answer 3

相手側のデバイスが何なのかに依るとも思いますが、真っ先に思いつくのは通信速度の設定が双方合っていないとか。
双方のボーレートを上げてみましょう。115200bpsとか。
また、相手側の受信処理が遅いと（送信バッファがいっぱいなので）WriteFile処理に待ち時間が発生しているかもしれません。
これは相手側機器の都合なのでどうしようもないとは思います。

なお、仮想COMポートで上記コードを（わりと手直しして）実行してみましたが、elapsedはずっと0でした。
ご参考までに。

Comments

[keni]

回答ありがとうございます．
ボーレートは双方とも115200bpsなのでそこは問題ないのかと思います．
受信側についてのプログラムを見返してみます．機器的な問題もあるのかもしれませんね．

実行して確認もしていただきありがとうございます．
よければどういったところ手直ししたところを教えていただけないでしょうか？
よろしくお願いいたします．

[hope_mucci]

コンパイルが通らないので最低限コンパイルが通るよう手直しをしただけです。

[keni]

ご返信ありがとうございます．
受信側の処理が遅かったため待ちが発生していたようです．
受信側を変更することにより時間がかからずに通信を行えました．
ご教授頂きありがとうございました．