代码收藏家技术教程 2023-01-05

测试USB虚拟串口(CDC)的极限速度

一直以来,想搞USB虚拟串口,这东西不是一般的方便,是特别方便,最近本人在调试USB虚拟串口的时候一直有一个迷惑,USB虚拟串口的传输速度到底能做到多少,网上查找没有找到一个具体明确的数据.于是本人亲自测试,相信得到的结果能说明一些问题,现将测得的数据与大家分享.

本人使用的是国民技术N32G4FR系列芯片描述如下:

N32G4FR系列采用 32 bit ARM Cortex-M4F内核，最高工作主频144MHz，支持浮点运算和DSP指令，
集成多达512KB 加密存储Flash, 可用于安全存储指纹信息， 144KB SRAM， 2x12bit 5Msps ADC，
2x1Msps 12bit DAC，支持多达18通道电容式触摸按键，集成多路U(S)ART、 I2C、 SPI、 QSPI、 USB、
SDIO、 CAN通信接口，同时集成数字视频(DVP)接口，支持主流的半导体指纹及光学传指纹感器，内置
密码算法硬件加速引擎

USB特征如下:

N32G4FR系列产品内嵌一个兼容全速USB的设备控制器，遵循全速USB设备(12Mbit/秒)标准，端点可由软件配置，具有待机/唤醒功能。 USB专用的48MHz时钟由内部主PLL直接产生(为保证通信稳定性，时钟源必须是HSE外部高速晶体)。

测试方法:

1.使用官方给的USB虚拟串口例程修改而来.将不必要的内容去掉.将USB的端点1作为主机接收.

2.其实网上也看到很多测是USB虚拟串口速度的内容,好像更多的是使用软件来测试的.经过分析发现此类方式受限于操作系统,和串口软件等方面影响,所以本人采用示波器测是USB状态的方式进行.

3.将USB例程里面的端点1IN回调函数增加一个IO口跳变.

从机端点1的发送函数如下:

USB枚举发送接收端点数据包大小都配置为64字节:

上位机测试使用的软件为SSCOM V5.13.1串口波特率设置为1500000:

测试一:USB发送数据包大小:30 包数量1024 函数如下:

串口调试软件接收到的数据正确:

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为56.3ms 如下图:

结论1:USB发送数据包大小:30 包数量1024 总发送字节数为30KByte,所使用的时间是56.3ms 最终的数据传输速度是532.8KByte/S

测试二:USB发送数据包大小:30 包数量2048 函数如下:

串口调试软件接收到的数据正确:

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为103.8ms 如下图:

结论二:USB发送数据包大小:30 包数量2048 总发送字节数为60KByte,所使用的时间是103.8ms 最终的数据传输速度是578.03KByte/S

测试三:USB发送数据包大小:30 包数量10240 函数如下:

串口调试软件接收数据错误,经过分析,个人认为这个串口调试软件无法做到短时间大数据接收功能,应该是操作系统接收到了这么多数据,调试软件无法及时的读取缓冲区中的数据,造成数据丢失:

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为541ms 如下图:

结论三:USB发送数据包大小:30 包数量10240 总发送字节数为300KByte,所使用的时间是541ms 最终的数据传输速度是554.52KByte/S

测试四:USB发送数据包大小:30 包数量20480 函数如下:

串口调试软件接收数据错误

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为1082ms 如下图:

结论四:USB发送数据包大小:30 包数量20480 总发送字节数为600KByte,所使用的时间是1082ms 最终的数据传输速度是554.52KByte/S

测试五:USB发送数据包大小:60 包数量512函数如下:

串口调试软件接收到的数据正确:

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为35.5ms 如下图:

结论五:USB发送数据包大小:60包数量512总发送字节数为30KByte,所使用的时间是35.5ms 最终的数据传输速度是845.07KByte/S

测试六:USB发送数据包大小:60 包数量1024函数如下:

串口调试软件接收到的数据正确:

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为70ms 如下图:

结论六:USB发送数据包大小:60包数量1024总发送字节数为60KByte,所使用的时间是70ms 最终的数据传输速度是857.14KByte/S

测试七:USB发送数据包大小:60 包数量5120函数如下:

串口调试软件接收数据错误

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为353ms 如下图:

结论七:USB发送数据包大小:60包数量5120总发送字节数为300KByte,所使用的时间是353ms 最终的数据传输速度是849.85KByte/S

测试八:USB发送数据包大小:60 包数量10240函数如下:

串口调试软件接收数据错误

示波器表笔测试跳变IO口持续时间为674ms 如下图:

结论八:USB发送数据包大小:60包数量10240总发送字节数为600KByte,所使用的时间是674ms 最终的数据传输速度是890.20KByte/S

总结:

测试	包大小(Byte)	包数量	发送总字节数	消耗时间(ms)	速度(Kbyte/S)
一	30	1024	30KByte	56.3	532.8
二		2048	60KByte	103.8	578.03
三		10240	300KByte	541	554.52
四		20480	600KByte	1082	554.52
五	60	512	30KByte	35.5	845.07
六		1024	60KByte	70	857.14
七		5120	300KByte	353	849.85
八		10240	600KByte	674	890.2