异步读取HID丢包

[Mr.Black1213]

问题：
在做Windows应用与HID设备通讯时，异步读取发现丢数据的问题，发现驱动层接收到的数据并不是马上存入接收缓存中等待应用去读取，而是丢失不定长的数据后再存入缓存中。

具体操作如下：
1、打开文件是以异步读取方式打开：
hd = CreateFile(HidFunctionClassData->DevicePath, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);

2、打开后设置接收缓存大小，并读出设置值确认设置成功：
HidD_SetNumInputBuffers(hd, 128)；
HidD_GetNumInputBuffers(hd, &inputBufSize);

3、用ReadFile读取数据：
ReadFile(handle, rBuffer, Capabilities.InputReportByteLength, &dwRet, &rOverLap)；
WaitForSingleObject(rOverLap.hEvent, 100) ；

4、启动一个专门接收数据的线程，轮询读取；

具体现象：
下位机每隔15ms上传一帧数据，上位机每隔20ms接收一次，发现刚开始每接收一帧就会丢失一帧，接收了不定长的数据后才不丢数据，直到接收缓存满；

分析：
如果驱动层接收的数据都会进入接收缓存，那么在接收缓存未满之前是不会丢失数据的，所以现在怀疑是不是刚开始的数据没有进入缓存，或者已经被接收了；

读取函数如下：

int HIDDeviceRead(HANDLE handle, LPVOID lpBuffer, DWORD dwSize)
{
    if (handle == NULL || handle == INVALID_HANDLE_VALUE)
        return 0;
    if (rOverLap.hEvent == NULL || rOverLap.hEvent == INVALID_HANDLE_VALUE)
        return 0;
    if (lpBuffer == NULL)
        return 0;
 
    BYTE rBuffer[512] = { 0 };
    DWORD dwRet;
    BOOL bRet = 0;
    DWORD err;
    char log[128];
 
    rBuffer[0] = 0x00;
 
    //调用成功,返回非0,调用不成功, 返回为0
    if (!ReadFile(handle, rBuffer, Capabilities.InputReportByteLength, &dwRet, &rOverLap))
    {
        if ((err = GetLastError()) != ERROR_IO_PENDING)
        {
            sprintf(log, "Read data err:%d.\r\n", err);
            _cprintf(log);
            return bRet;
        }
 
        if (::WaitForSingleObject(rOverLap.hEvent, 100) != WAIT_TIMEOUT)
        {
            //::GetOverlappedResult(handle, &rOverLap, &dwRet, TRUE);
            dwRet = rOverLap.InternalHigh;
 
            bRet = min(dwRet, dwSize);
            memcpy(lpBuffer, &rBuffer[1], bRet);
        }
 
    }
    else
    {
        bRet = min(dwRet, dwSize);
        memcpy(lpBuffer, &rBuffer[1], bRet);
    }
    ResetEvent(wOverLap.hEvent);
 
    return bRet;
}

[孤客天涯]

个人觉得异步方式不好控制，况且你上位机20ms读一次，而底下是15ms发一次,读的速度比发的速度还慢，难免会出问题，为什么不用同步方式？ 开一个线程以阻塞式读数据，如果没数据ReadFile就会阻塞在那里，这样保证只要有数据就能收到。

[zgl7903]

合理的异步方式 是不是应该读的频次要高于发送到频次？ 否则终归会导致丢包

[Mr.Black1213]

补充一下：这里每20ms读取一次是测试缓存不起作用故意这样设置的。

[Mr.Black1213]

引用 1 楼 jason_wentzel 的回复:

个人觉得异步方式不好控制，况且你上位机20ms读一次，而底下是15ms发一次,读的速度比发的速度还慢，难免会出问题，为什么不用同步方式？ 开一个线程以阻塞式读数据，如果没数据ReadFile就会阻塞在那里，这样保证只要有数据就能收到。

同步方式读取不好控制线程退出；

[Mr.Black1213]

引用 2 楼 zgl7903 的回复:

合理的异步方式 是不是应该读的频次要高于发送到频次？ 否则终归会导致丢包

这里每20ms读取一次是测试缓存不起作用故意这样设置的，真正使用的时候会有一个线程轮询读取；

[赵4老师]

仅供参考：

//循环向a函数每次发送200个字节长度（这个是固定的）的buffer,
//a函数中需要将循环传进来的buffer，组成240字节（也是固定的）的新buffer进行处理，
//在处理的时候每次从新buffer中取两个字节打印
#ifdef _MSC_VER
    #pragma warning(disable:4996)
#endif
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#ifdef _MSC_VER
    #include <windows.h>
    #include <process.h>
    #include <io.h>
    #define  MYVOID             void
    #define  vsnprintf          _vsnprintf
#else
    #include <unistd.h>
    #include <sys/time.h>
    #include <pthread.h>
    #define  CRITICAL_SECTION   pthread_mutex_t
    #define  MYVOID             void *
#endif
//Log{
#define MAXLOGSIZE 20000000
#define MAXLINSIZE 16000
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
static char logstr[MAXLINSIZE+1];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
#ifdef _MSC_VER
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
void sleep_ms(int ms) {
    Sleep(ms);
}
#else
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    pthread_mutex_lock(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    pthread_mutex_unlock(l);
}
void sleep_ms(int ms) {
    usleep(ms*1000);
}
#endif
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    vsnprintf(logstr,MAXLINSIZE,pszFmt,argp);
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
        } else {
            fclose(flog);
        }
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
#define ASIZE    200
#define BSIZE    240
#define CSIZE      2
char Abuf[ASIZE];
char Cbuf[CSIZE];
CRITICAL_SECTION cs_HEX;
CRITICAL_SECTION cs_BBB;
struct FIFO_BUFFER {
    int  head;
    int  tail;
    int  size;
    char data[BSIZE];
} BBB;
int No_Loop=0;
void HexDump(int cn,char *buf,int len) {
    int i,j,k;
    char binstr[80];

    Lock(&cs_HEX);
    for (i=0;i<len;i++) {
        if (0==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%03d %04x -",cn,i);
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        } else if (15==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
            sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
            for (j=i-15;j<=i;j++) {
                sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
            }
            Log("%s\n",binstr);
        } else {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        }
    }
    if (0!=(i%16)) {
        k=16-(i%16);
        for (j=0;j<k;j++) {
            sprintf(binstr,"%s   ",binstr);
        }
        sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
        k=16-k;
        for (j=i-k;j<i;j++) {
            sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
        }
        Log("%s\n",binstr);
    }
    Unlock(&cs_HEX);
}
int GetFromRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,struct FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    lent=0;
    Lock(cs);
    if (fbuf->size>=len) {
        lent=len;
        if (fbuf->head+lent>BSIZE) {
            len1=BSIZE-fbuf->head;
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,len1);
            len2=lent-len1;
            memcpy(buf+len1,fbuf->data           ,len2);
            fbuf->head=len2;
        } else {
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,lent);
            fbuf->head+=lent;
        }
        fbuf->size-=lent;
    }
    Unlock(cs);
    return lent;
}
MYVOID thdB(void *pcn) {
    char        *recv_buf;
    int          recv_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int          pb;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdB              thread begin...\n",cn);
    while (1) {
        sleep_ms(10);
        recv_buf=(char *)Cbuf;
        recv_nbytes=CSIZE;
        wc=0;
        while (1) {
            pb=GetFromRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,recv_buf,recv_nbytes);
            if (pb) {
                Log("%03d recv %d bytes\n",cn,pb);
                HexDump(cn,recv_buf,pb);
                sleep_ms(1);
            } else {
                sleep_ms(1000);
            }
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
#ifndef _MSC_VER
    pthread_exit(NULL);
#endif
}
int PutToRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,struct FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    Lock(cs);
    lent=len;
    if (fbuf->size+lent>BSIZE) {
        lent=BSIZE-fbuf->size;
    }
    if (fbuf->tail+lent>BSIZE) {
        len1=BSIZE-fbuf->tail;
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,len1);
        len2=lent-len1;
        memcpy(fbuf->data           ,buf+len1,len2);
        fbuf->tail=len2;
    } else {
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,lent);
        fbuf->tail+=lent;
    }
    fbuf->size+=lent;
    Unlock(cs);
    return lent;
}
MYVOID thdA(void *pcn) {
    char        *send_buf;
    int          send_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int           a;
    int          pa;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdA              thread begin...\n",cn);
    a=0;
    while (1) {
        sleep_ms(100);
        memset(Abuf,a,ASIZE);
        a=(a+1)%256;
        if (16==a) {No_Loop=1;break;}//去掉这句可以让程序一直循环直到按Ctrl+C或Ctrl+Break或当前目录下存在文件No_Loop
        send_buf=(char *)Abuf;
        send_nbytes=ASIZE;
        Log("%03d sending %d bytes\n",cn,send_nbytes);
        HexDump(cn,send_buf,send_nbytes);
        wc=0;
        while (1) {
            pa=PutToRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,send_buf,send_nbytes);
            Log("%03d sent %d bytes\n",cn,pa);
            HexDump(cn,send_buf,pa);
            send_buf+=pa;
            send_nbytes-=pa;
            if (send_nbytes<=0) break;//
            sleep_ms(1000);
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
#ifndef _MSC_VER
    pthread_exit(NULL);
#endif
}
int main() {
#ifdef _MSC_VER
    InitializeCriticalSection(&cs_log);
    InitializeCriticalSection(&cs_HEX);
    InitializeCriticalSection(&cs_BBB);
#else
    pthread_t threads[2];
    int threadsN;
    int rc;
    pthread_mutex_init(&cs_log,NULL);
    pthread_mutex_init(&cs_HEX,NULL);
    pthread_mutex_init(&cs_BBB,NULL);
#endif
    Log("Start===========================================================\n");

    BBB.head=0;
    BBB.tail=0;
    BBB.size=0;

#ifdef _MSC_VER
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdA,0,(void *)1);
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdB,0,(void *)2);
#else
    threadsN=0;
    rc=pthread_create(&(threads[threadsN++]),NULL,thdA,(void *)1);if (rc) Log("%d=pthread_create %d error!\n",rc,threadsN-1);
    rc=pthread_create(&(threads[threadsN++]),NULL,thdB,(void *)2);if (rc) Log("%d=pthread_create %d error!\n",rc,threadsN-1);
#endif

    if (!access("No_Loop",0)) {
        remove("No_Loop");
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    while (1) {
        sleep_ms(1000);
        if (No_Loop) break;//
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    sleep_ms(3000);
    Log("End=============================================================\n");
#ifdef _MSC_VER
    DeleteCriticalSection(&cs_BBB);
    DeleteCriticalSection(&cs_HEX);
    DeleteCriticalSection(&cs_log);
#else
    pthread_mutex_destroy(&cs_BBB);
    pthread_mutex_destroy(&cs_HEX);
    pthread_mutex_destroy(&cs_log);
#endif
    return 0;
}

任何收发两端速度不一致的通讯，都需要在它们之间使用一个足够大的FIFO缓冲区。 对任何FIFO缓冲区的使用，都需要仔细考虑接收端接收时超时无数据和发送端发送时FIFO缓冲区已满这两种情况下该如何做。 这些概念都在这段经典代码中有所体现。 这段经典代码还包括以下必须考虑的因素： ◆跨Windows和Linux平台 ◆多线程锁 ◆多线程日志 ◆日志文件占用的磁盘空间可控 ◆日志中的时间包括毫秒 ◆传输的数据对应的每个字节到底是几 ◆如何退出多线程程序 ◆……