使用具有性能关键软件（Qt）的计时器

Question

我正在开发一个应用程序，负责通过UDP连接移动和管理机器人。

应用程序需要：

• 使用SDL读取操纵杆/用户输入。
• 每20毫秒（UDP）生成并向机器人发送一个控制包
• 接收并解码来自机器人的响应数据包（约20毫秒）。这是通过信号/插槽机制实现的，不需要计时器。
• 出于调试原因接收和处理机器人消息。这不受时间限制。
• 定期更新UI，以便向用户通知机器人的状态（例如电池电压）。在大多数情况下，我还使用了Qt的信号/插槽机制。
• 如果1秒钟后没有收到响应，请使用禁用机器人的看门狗。当应用程序收到机器人数据包（~20毫秒）时，会重置看门狗

目前，我已经实施了以上所有方面。但是，当监视器被激活或使用两个或更多QTimer个对象时，应用程序无法定期发送数据包。该应用程序通常可以工作，但我不认为它“生产就绪”。我曾尝试使用计时器的精确标记（Qt::Precise，Qt::Coarse和Qt::VeryCoarse），但我仍遇到问题。

备注：

• 代码通常组织良好，代码库中没有“上帝对象”（大多数源文件长度少于150行，只创建必要的依赖项）。
• 大多数情况下，我使用QTimer::singleShot()（例如，我只会在发送当前数据包后发送下一个数据包）。

我们使用计时器的地方：

• 阅读操纵杆输入（约50毫秒，精确计时器）
• 发送机器人包（约20毫秒，精确计时器）
• 更新用户界面的某些方面（约500毫秒，粗略计时器）
• 更新自机器人启用以来经过的时间（约100毫秒，精确计时器）
• 实现看门狗（如果1000 msecs没有机器人响应，则将应用程序和机器人置于安全状态）
• 注意：当我们收到机器人的响应数据包（~20 msecs）时，看门狗是必需的

您是否有任何关于将QTimer对象与性能关键代码一起使用的建议（欢迎任何想法）。请注意，我也尝试使用不同的线程，但它导致了更多问题，因为应用程序不会处于“同步”状态，因此无法有效控制我们测试过的机器人。

Answer 1

实际上，我似乎低估了Qt的计时器和事件循环性能。在我的系统上，我平均得到大约20k纳秒的事件循环周期加上调度排队函数调用的开销，间隔1毫秒的定时器很少延迟，大多数超时都是几毫秒短一毫秒。但它是一个高端系统，在嵌入式硬件上可能会更糟糕。

您应该花时间并分析您的目标系统和Qt构建，以确定它是否确实能够运行得足够快，并根据这些测量结果调整您的时间以补偿系统延迟，从而更准时地安排您的事件。

您应该尽可能保持计时器线程免费，因为如果您通过IO或大量计算阻止它，您的计时器将不准确。使用专用线程来安排工作和额外的工作线程来完成实际工作。您也可以尝试使用线程优先级。

最糟糕的情况是，寻找第三方高性能事件循环实现或创建您自己的，也可能是更快的信号机制。正如我在评论中已经提到的，Qt的线程间排队信号非常慢，至少与间接函数调用相比。

最后但并非最不重要的一点是，如果您希望每N个单位执行一次任务X，那么只有当任务X在您的系统上花费N个单位时间或更少时才能执行。您需要对每个任务以及所有并发运行的任务进行考虑。并且为了获得准确的调度，您应该测量任务X花费的时间，如果小于其频率，则在剩余的时间内安排下一次执行，否则立即执行。