OSX和Windows 10上的低延迟同步输出

Question

我正在尝试通过高速USB 2输出同步数据(以编程方式生成)，延迟非常低。理想情况下约为1-2毫秒。在Windows上我用的是WinUsb，在OSX上我用的是IOKit。

我想到了两种方法。我在想哪一个最好。

1帧传输

WinUsb在其允许的范围内是相当严格的，并且要求每个等时传输是整数个帧(1帧=1毫秒)。因此，为了最大限度地减少延迟，在循环中使用每个帧的传输，如下所示：

for (;;)
{
    // Submit a 1-frame transfer ASAP.
    WinUsb_WriteIsochPipeAsap(..., &overlapped[i]);

    // Wait for the transfer from 2 frames ago to complete, for timing purposes. This
    // keeps the loop in sync with the USB frames.
    WinUsb_GetOverlappedResult(..., &overlapped[i-2], block=true);
}

这工作得相当好，并且提供了2毫秒的延迟。在OSX上，我可以做类似的事情，尽管它要复杂得多。这是代码的要点-完整的代码太长了，不能在这里发布：

uint64_t frame = ...->GetBusFrameNumber(...) + 1;
for (;;)
{
    // Submit at the next available frame.
    for (a few attempts)
    {
        kr = ...->LowLatencyWriteIsochPipeAsync(...
                                            frame, // Start on this frame.
                                            &transfer[i]); // Callback
        if (kr == kIOReturnIsoTooOld)
            frame++; // Try the next frame.
        else if (kr == kIOReturnSuccess)
            break;
        else
            abort();
    }

    // Above, I pass a callback with a reference to a condition_variable. When
    // the transfer completes the condition_variable is triggered and wakes this up:
    transfer[i-5].waitForResult();

    // I have to wait for 5 frames ago on OSX, otherwise it skips frames.
}

同样，这种工作方式的延迟约为3.5毫秒。但它并不是超级可靠的。

与内核竞争

OSX的低延迟等时函数允许你提交长时间的传输(例如64帧)，然后定期(每毫秒最大更新一次)更新帧列表，该列表表明内核在读取写缓冲区时必须到哪里。

我认为这个想法是你以某种方式每N毫秒(或微秒)唤醒一次，读取帧列表，计算出你需要写入的位置并这样做。我还没有为此编写代码，但我不完全确定如何继续，也没有我能找到的示例。

当帧列表更新时，它似乎不提供回调，所以我想你必须使用自己的timer - CFRunLoopTimerCreate()并从该回调中读取帧列表？

另外，我想知道WinUsb是否允许类似的事情，因为它还强制您注册一个缓冲区，以便内核和用户空间可以同时访问它。但是，我找不到任何明确说明可以在内核读取缓冲区时写入缓冲区的示例。您是否打算在常规回调中使用WinUsb_GetCurrentFrameNumber来计算内核在传输中的位置？

这将需要在Windows上获得一个常规的回调，这似乎有点棘手。我见过的唯一方法是使用multimedia timers，它的最小周期为1毫秒(除非您使用未记录的(NtSetTimerResolution?)。

所以我的问题是:我是否可以改进“1帧传输”的方法，或者我应该切换到1 kHz回调，试图与内核竞争。示例代码非常感谢！

Answer 1

(评论太长了，所以…)

我只能解决OS方面的问题。问题的这一部分：

我认为

的想法是，你以某种方式每N毫秒(或微秒)唤醒一次，读取帧列表，找出需要写入的位置并执行此操作。我还没有为此编写代码，但我不完全确定如何继续，也没有我能找到的示例。

当帧列表更新时，它似乎没有提供回调，所以我想您必须使用自己的timer - CFRunLoopTimerCreate()并从该回调中读取帧列表？

让我为你想做的事抓狂。您的数据来自哪里，延迟很关键，但数据源还没有在数据准备就绪时通知您？

这样做的想法是，您的数据是从某个源流式传输的，一旦有任何数据可用，您就可以将所有可用的数据写入用户/内核共享数据缓冲区中的适当位置。

因此，也许你可以更详细地解释一下你想要做的事情，我也许能帮上忙。