Socket信号驱动

信号驱动IO详解
第一条:概述 

信号驱动IO,不是异步IO。

信号驱动IO是指:进程预先告知内核,使得 当某个socketfd有events(事件)发生时,内核使用信号通知相关进程。

异步IO(Asynchronous IO)是指:进程执行IO系统调用(read / write)告知内核启动某个IO操作,内核启动IO操作后立即返回到进程。IO操作即内核当中的服务例程。Posix 通过 aio_XXX函数提供真正的异步IO(参见 man 7 aio).

linux 2.6.35中定义的相关信号:

 

#defineSIGPOLLSIGIO/* Pollable event occurred (System V).  */

#defineSIGIO29/* I/O now possible (4.2 BSD).  */

 

第二条: System 信号驱动IO。

System V Asynchronous I/O

 

APUE的描述:In System V, asynchronous I/O is part of the STREAMS system and works only with STREAMS devices and STREAMS pipes. The System V asynchronous I/O signal is SIGPOLL.To enable asynchronous I/O for a STREAMS device, we have to call ioctl with a second argument (request) of I_SETSIG

在System V当中,异步IO是STREAMS机制的一部分,并且她只能工作在流设备和流管道上。System V 异步IO信号是SIGPOLL。我们可以用I_SETSIG为第二个参数调用ioctl,来在一个设备上开启异步IO功能。由于linux抛弃了 STREAMS机制,就不再讨论了。呵呵。

第三条:BSD信号驱动IO。

 

BSD Asynchronous I/O

 

APUE的描述:Asynchronous I/O in BSD-derived systems is a combination of two signals: SIGIO and SIGURG. The former is the general asynchronous I/O signal, and the latter is used only to notify the process that out-of-band data has arrived on a network connection.

基于BSD系统的异步IO机制是通过SIGIO和SIGURG信号组合实现的。SIGIO用于一般的异步IO,SIGURG(urgent)仅用于提醒(notify)进程网络连接上有带外数据到达,什么是带外数据,就是一个字节的紧急数据,用于告诉对端,我们的机器上有某种紧急事件发生了,比方说要宕机。

(0)在描述符上开启SIGIO信号驱动IO功能,只需3步,仅需3步哟,就可以不用轮询机制来耗费CPU接收数据:

1调用signal或sigaction,为信号SIGIO建立信号处理函数。

2设置套接口的属主。通过调用fcntl得F_SETOWN命令,在套接口设置接收SIGIO信号的进程或进程组。

3开启套接口上的信号驱动IO,通过fcntl的F_SETFL命令,在套接口上设置O_ASYNC。

(0.1)注

1。ioctl的FIOASYNX功能也可实现第3步这个功能。

2。fctl和ioctl所引用的描述符只能是终端和网络socket。

例子:

signal(SIGIO, &input_handler);

fcntl(STDIN_FILENO, F_SETOWN, getpid());

oflags = fcntl(STDIN_FILENO, F_GETFL);

fcntl(STDIN_FILENO, F_SETFL, oflags | FASYNC);

 

(1)在描述符上开启SIGURG信号驱动IO功能,只需2步。

 

1调用signal或sigaction,为信号SIGURG建立信号处理函数。

2设置套接口的属主。通过调用fcntl得F_SETOWN命令,在套接口设置接收SIGURG信号的进程或进程组。

 

(1.1)注:所引用的描述符只能是:支持带外数据的网络连接的socket描述符。

第四条:Linux信号驱动IO

Linux支持BSD的信号驱动IO。

(0)UDP套接口上SIGIO信号。

SIGIO在UDP使用是最合适的,UDP套接口上的SIGIO只在以下2种事件种产生:

1。套接口上有数据到达。

2。UDP套接口已经连接的前提下,套接口发生异步错误。

(1)TCP套接口上SIGIO信号

SIGIO在TCP上几乎无用原于产生这种信号的事件,实在是太多了。Stevens 指出:我们应该考虑只对“监听(形容词)TCPsocket”(描述符)使用SIGIO,因为对于“监听TCPsocket”产生SIGIO的唯一条件是新连接完成。

转载自:http://hi.baidu.com/xiaoyue1800/item/d519f281ebdadbe1e496e0d9

### CAN信号驱动电机的技术实现与原理 CAN(Controller Area Network)是一种广泛应用于工业自动化、汽车电子和嵌入式系统中的通信协议。它通过差分信号传输数据,具有高抗干扰能力、实时性强和可靠性高的特点。以下是CAN信号驱动电机的主要技术实现与原理: #### 1. CAN总线的基本功能 CAN总线用于在分布式系统中实现节点间的通信。每个节点可以发送或接收数据帧,这些帧包含标识符、数据长度和实际数据。CAN总线支持多主模式,允许多个节点同时竞争总线使用权,并通过仲裁机制决定优先级[^4]。 #### 2. CAN信号到电机驱动的转换 为了利用CAN信号控制电机,通常需要一个中间设备,即**CAN转PWM模块**或**CAN转驱动器模块**。这种模块将接收到的CAN信号解析为具体的控制指令,例如速度、方向或扭矩目标值,并将其转换为适合电机驱动器的信号形式。常见的实现方式包括以下步骤: - **解析CAN报文**:CAN信号携带的数据帧被解析为具体的目标值(如速度设定值或电流设定值)。这一步通常由微控制器或专用芯片完成。 - **生成PWM信号**:根据解析后的目标值,生成相应的PWM信号,用于调节电机的电压占空比。这种方法适用于直流电机或无刷直流电机的调速控制[^5]。 - **驱动电机**:PWM信号被传递给电机驱动器或电调(Electronic Speed Controller, ESC),最终转化为驱动电机的电流或电压。 #### 3. 实现示例:基于ODrive的无刷电机控制 以无刷电机为例,ODrive控制器可以通过CAN接口接收来自上位机或其他节点的速度或位置指令。其内部集成了CAN协议栈,能够直接解析CAN信号并生成对应的控制参数。具体过程如下: - 上位机通过CAN总线发送速度设定值(例如1000 RPM)。 - ODrive接收CAN信号后,解析出目标速度,并通过内置的FOC(Field-Oriented Control)算法计算所需的相电流。 - ODrive输出三相PWM信号至功率级电路,驱动无刷电机转动[^3]。 #### 4. 硬件与软件设计要点 - **硬件方面**:需要选择支持CAN接口的微控制器或专用芯片(如STM32系列MCU),并配备隔离CAN收发器(如ISO1050)以提高抗干扰能力。 - **软件方面**:实现CAN协议栈,解析数据帧并生成相应的控制信号。此外,还需确保系统的实时性和稳定性,避免数据丢失或延迟[^6]。 ```python # 示例代码:使用Python模拟CAN信号解析 import can def parse_can_message(message): # 假设ID为0x100的消息表示速度设定值 if message.arbitration_id == 0x100: speed = int.from_bytes(message.data[:4], byteorder='little') return speed return None # 创建CAN总线实例 bus = can.Bus(interface='socketcan', channel='can0') # 接收CAN消息 message = bus.recv() speed_value = parse_can_message(message) if speed_value is not None: print(f"Received speed command: {speed_value} RPM") ``` #### 5. 技术优势与应用场景 CAN信号驱动电机的优势在于其高可靠性和灵活性,适用于复杂的分布式控制系统。典型应用场景包括: - 工业机器人关节控制 - 电动汽车动力管理系统 - 无人机飞行控制器
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