1. 実験の背景
プロジェクト要件: 下位コンピューター ZYNQ は上位コンピューターと通信できるように設計する必要があり、通信プロトコルは USB2.0 です。ZYNQ 側の固定バッファ長は 16k です。つまり、ホスト コンピュータは任意のデータを ZYNQ に送信し、ZYNQ は毎回 16k の長さのバッファをフィードバックします。次に、Python (Pyusb ベース) と C# (LibUsbDotNet ベース) の USB 通信速度を実験します。実験結果は記事の最後にあります。
2、バスハウンド
この実験では、Bus Hound スーパー ソフトウェア バス プロトコル アナライザーを使用して、USB 入出力のプロトコル パケットをキャプチャし、上位コンピューターと下位コンピューター間の正常な通信を確保します。
3. C# USB 読み取りおよび書き込み
C# は、図に示すように、LibUsbDotNet (LibUsbDotNet は、WinUsb、libusb-win32、Linux libusb v1.x に適した .NET C# USB ライブラリ) を使用して USB の読み取りと書き込みを実現します。
具体的なコードは次のとおりです。
using System;
using System.Text;
using System.Text.RegularExpressions;
using LibUsbDotNet;
using LibUsbDotNet.Main;
namespace Examples
{
internal class ReadWrite
{
public static UsbDevice MyUsbDevice;
#region SET YOUR USB Vendor and Product ID!
public static UsbDeviceFinder MyUsbFinder = new UsbDeviceFinder(0x04b4, 0x00f0);
#endregion
public static void Main(string[] args)
{
ErrorCode ec = ErrorCode.None;
try
{
// Find and open the usb device.
MyUsbDevice = UsbDevice.OpenUsbDevice(MyUsbFinder);
// If the device is open and ready
if (MyUsbDevice == null) throw new Exception("Device Not Found.");
// If this is a "whole" usb device (libusb-win32, linux libusb)
// it will have an IUsbDevice interface. If not (WinUSB) the
// variable will be null indicating this is an interface of a
// device.
IUsbDevice wholeUsbDevice = MyUsbDevice as IUsbDevice;
if (!ReferenceEquals(wholeUsbDevice, null))
{
// This is a "whole" USB device. Before it can be used,
// the desired configuration and interface must be selected.
// Select config #1
wholeUsbDevice.SetConfiguration(1);
// Claim interface #0.
wholeUsbDevice.ClaimInterface(0);
}
// open read endpoint 1.
UsbEndpointReader reader = MyUsbDevice.OpenEndpointReader(ReadEndpointID.Ep01);
// open write endpoint 1.
UsbEndpointWriter writer = MyUsbDevice.OpenEndpointWriter(WriteEndpointID.Ep01);
// Remove the exepath/startup filename text from the begining of the CommandLine.
string cmdLine = Regex.Replace(
Environment.CommandLine, "^\".+?\"^.*? |^.*? ", "", RegexOptions.Singleline);
if (!String.IsNullOrEmpty(cmdLine))
{
int bytesWritten;
ec = writer.Write(Encoding.Default.GetBytes(cmdLine), 2000, out bytesWritten);
if (ec != ErrorCode.None) throw new Exception(UsbDevice.LastErrorString);
byte[] readBuffer = new byte[16384];
while (ec == ErrorCode.None)
{
int bytesRead=4096;
// If the device hasn't sent data in the last 100 milliseconds,
// a timeout error (ec = IoTimedOut) will occur.
for(int i=0; i<2500;i++)
{
ec = reader.Read(readBuffer, 100, out bytesRead);
}
if (bytesRead == 0) throw new Exception("No more bytes!");
// Write that output to the console.
Console.Write(Encoding.Default.GetString(readBuffer, 0, bytesRead));
}
Console.WriteLine("\r\nDone!\r\n");
}
else
throw new Exception("Nothing to do.");
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine();
Console.WriteLine((ec != ErrorCode.None ? ec + ":" : String.Empty) + ex.Message);
}
finally
{
if (MyUsbDevice != null)
{
if (MyUsbDevice.IsOpen)
{
// If this is a "whole" usb device (libusb-win32, linux libusb-1.0)
// it exposes an IUsbDevice interface. If not (WinUSB) the
// 'wholeUsbDevice' variable will be null indicating this is
// an interface of a device; it does not require or support
// configuration and interface selection.
IUsbDevice wholeUsbDevice = MyUsbDevice as IUsbDevice;
if (!ReferenceEquals(wholeUsbDevice, null))
{
// Release interface #0.
wholeUsbDevice.ReleaseInterface(0);
}
MyUsbDevice.Close();
}
MyUsbDevice = null;
// Free usb resources
UsbDevice.Exit();
}
// Wait for user input..
Console.ReadKey();
}
}
}
}
このコード byte[] readBuffer = new byte[16384] であることに注意してください。readBuffer のサイズによって、reader.Read(readBuffer, 100, out bytesRead) の bytesRead のサイズが決定されるため、サイズは実験に従って調整する必要があります。int bytesRead=4096、値は 0 ではありません。少なくとも byte[] readBuffer = new byte[16384] の readBuffer のサイズより小さい場合、reader.Read(readBuffer, 100、アウトバイト読み取り)
4. Python USB 読み取りおよび書き込み
図に示すように、Python は Pyusb を使用して USB の読み取りと書き込みを実装します。
詳細なコードは次のとおりです。
import usb.core
import time
def find_usb_dev():
all_devs = usb.core.find(find_all = True)
for dev in all_devs:
print(dev)
def usb_dev_enabled(dev):
while(True):
try:
dev.set_configuration()
break
except Exception as e:
print(e)
def usb_dev_write_bulk_out_ep(dev, endpoint, data, timeout):
while(True):
try:
data = dev.write(endpoint, data, timeout)
break
except Exception as e:
print(e)
return data
def usb_dev_read_bulk_in_ep(dev, endpoint, buffer_len, timeout):
while(True):
try:
data = dev.read(endpoint, buffer_len, timeout)
break
except Exception as e:
print(e)
return data
def read_dev():
dev = usb.core.find(idVendor= 0x04b4, idProduct= 0x00f0)
# print(dev)
data1 = bytes.fromhex('7e 7e')
send1 = usb_dev_write_bulk_out_ep(dev, 0x1, data1, 2000)
time_start = time.time()
for i in range(10000):
rev1 = usb_dev_read_bulk_in_ep(dev, 0x81,4096, 100)
time_end = time.time()
print(time_end - time_start)
if __name__ == "__main__":
#### 普通
read_dev()
5.USB通信速度
最終的な実験結果は次の表に示されており、全体として、Python (Pyusb ベース) と C# (LibUsbDotNet ベース) の USB 通信速度はほぼ同じですが、Python のサイクル効率は、Python のサイクル効率よりも大幅に低くなります。 C#。読み取り数が多いと読み取り時間が長くなります。
| ホストコンピュータの読み取り時間 | 読み取りバッファ長 | C#の所要時間(秒) | Python の所要時間 |
|---|---|---|---|
| 80000 | 512 | 2.587 | 5.047 |
| 40000 | 1024 | 2.692 | 3.038 |
| 10000 | 4096 | 2.504 | 2.506 |
| 20000 | 4096 | 5.004 | 5.001 |
| 10000 | 8192 | 5.102 | 5.001 |
| 2500 | 16384 | 2.615 | 2.569 |
| 10000 | 16384 | 10.837 | 10.295 |
この記事が皆様のお役に立てば幸いです。上記に何か間違っている点がございましたら、ご指摘ください。
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