FTDI FTDIBUS D2XX LatencyTimer bez VCP – wpływ na RS232 przez USB

Pytanie

Bez VCP czy FTDIBUS obsługuje latencytimer i ma wpływ na RS232

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak. Bez VCP (czyli przy dostępie przez D2XX/FTDIBUS) parametr LatencyTimer jest obsługiwany przez sterownik FTDI i realnie wpływa na odczuwalną latencję komunikacji „RS232 przez USB”.
• LatencyTimer nie zmienia fizycznych parametrów RS‑232 (baud, format ramki), ale określa, jak szybko małe porcje danych z interfejsu szeregowego są „spłukiwane” z urządzenia FTDI do hosta po USB.

Kluczowe punkty:

• Domyślnie: 16 ms; typowy zakres: 1–255 ms (starsze układy mogą mieć minimum 2 ms).
• Niższa wartość = mniejsze opóźnienia dla krótkich ramek, kosztem większego ruchu USB/obciążenia CPU.
• W D2XX ustawiasz go programowo (FT_SetLatencyTimer), w VCP – przez „Zaawansowane” właściwości portu lub EEPROM.

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie Szczegółowa analiza problemu

• Warstwy sterowników FTDI:

  • FTDIBUS.sys: sterownik magistrali/bazowy, który obsługuje urządzenie FTDI i mechanizmy transferów USB.
  • VCP (ftdiport.sys): warstwa emulująca klasyczny COM, nad FTDIBUS.
  • D2XX (ftd2xx.dll): biblioteka użytkowa mówiąca „wprost” do FTDIBUS, bez emulacji COM.
  • LatencyTimer jest własnością „stosku” FTDI (w FTDIBUS); VCP tylko wystawia to ustawienie w GUI. W D2XX masz pełną kontrolę przez API.

• Mechanizm LatencyTimer:

  • FTDI buforuje dane z UART (RS‑232/RS‑485/TTL) i pakuje je w ramki USB (bulk).
  • Do hosta wysyła:
    • gdy bufor IN osiągnie „pełny” pakiet (np. 62 bajty danych przy FS, 510 bajtów przy HS – 2 bajty to status), albo
    • gdy upłynie LatencyTimer i w buforze są jakiekolwiek dane (np. 1 bajt).
  • To decyduje o tym, po ilu milisekundach aplikacja na PC zobaczy krótką odpowiedź z urządzenia.

• Wpływ na „RS232” widziany przez aplikację:

  • Dla dużych, ciągłych strumieni (transfery plików, telemetria > buforu pakietu): LatencyTimer ma znikomy wpływ – pakiety „pełne” lecą od razu.
  • Dla zapytań/odpowiedzi i szczątkowych ramek (kilka bajtów): LatencyTimer dominuje opóźnienie pętli; obniżenie z 16 do 1–2 ms często skraca round‑trip o kilkanaście milisekund.
  • Nie zmienia to rzeczywistej szybkości linii RS‑232 – jedynie czas dostarczenia danych do aplikacji przez USB.

• Ustawianie bez VCP (D2XX):

  • Programowo per‑uchwyt/kanał:
    • FT_SetLatencyTimer(handle, 1…255)
    • FT_GetLatencyTimer(handle, &val)
  • Dodatkowo warto rozważyć:
    • FT_SetUSBParameters(rx, tx) – rozmiary buforów hosta (dla HS zwykle większe, np. 64–128 kB).
    • FT_SetTimeouts(rxTO, txTO) – aby FT_Read nie blokował nadmiernie, gdy oczekujesz małych ramek.
    • FT_SetEventNotification(FT_EVENT_RXCHAR, …) lub overlapped I/O – natychmiastowa reakcja aplikacji.
    • FT_Prog/EEPROM – ustawienie domyślnego LatencyTimer w urządzeniu.

• Minimalne wartości i różnice układów:

  • Seria FT232R/FT‑X/FT2232H/FT4232H zwykle akceptuje 1 ms.
  • Starsze BM/AM bywa, że 2 ms to minimum.
  • W układach HS (H‑series) transmisja USB ma mikro‑ramki 125 µs, ale LatencyTimer sterownika nadal jest w ms.

Aktualne informacje i trendy

• Najczęstsza praktyka w aplikacjach pętli zapytanie‑odpowiedź to ustawienie 1–2 ms i niewielkich rozmiarów odczytów w aplikacji, by zminimalizować jitter.
• W rozwiązaniach wielourządzeniowych/HS zaleca się większe bufory USB i ostrożne obniżanie LatencyTimer, aby nie „zaspamować” magistrali wieloma pustymi pakietami.
• Coraz częściej stosuje się powiadomienia zdarzeniowe (RXCHAR) zamiast polling’u, aby zredukować narzut CPU przy niskiej latencji.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Przykład efektu:
  • Odpowiedź urządzenia = 5 bajtów co zapytanie.
  • LT=16 ms: aplikacja dostaje te 5 bajtów po ~16 ms (jeśli pakiet nie dopełnił się wcześniej).
  • LT=1 ms: typowo ~1–2 ms.
• Dlaczego 62/510 bajtów? FTDI dodaje 2 bajty statusu do pakietu bulk IN, więc dane użytkownika w pojedynczym pakiecie są o 2 bajty mniejsze od maks. rozmiaru pakietu.

Aspekty etyczne i prawne

• Używając D2XX/FTDIBUS, przestrzegaj licencji sterowników FTDI oraz upewnij się, że dystrybuujesz właściwe wersje dla danego OS/architektury.
• W systemach krytycznych czasowo dokumentuj w projekcie ustawienia LatencyTimer i uzasadniaj je analizą ryzyka (wzrost obciążenia, wpływ na inne urządzenia USB).

Praktyczne wskazówki

• Procedura inicjalizacji w D2XX (skrót):
  1. FT_Open → 2) FT_ResetDevice → 3) FT_SetUSBParameters(duże bufory)
  2. FT_SetTimeouts(krótkie RX, np. 5–10 ms) → 5) FT_SetLatencyTimer(1–2 ms)
  3. FT_Purge(FT_PURGE_RX|TX) → 7) start I/O (overlapped + RXCHAR).
• Dobór wartości:
  • 1–2 ms: zapytanie‑odpowiedź, terminal, sterowanie.
  • 8–16 ms: ogólne zastosowania – kompromis latencji i obciążenia.

  • 16 ms: streaming dużych bloków przy ograniczonych zasobach CPU/USB.

• Diagnostyka:
  • Zmierz round‑trip time (RTT) w aplikacji po zmianie LT.
  • Analizator USB/logic analyzer: sprawdź czas od ostatniego bajtu na RX do pakietu USB IN.
  • Uważaj na FT_Read, który może czekać na żądaną liczbę bajtów – dopasuj rozmiary odczytów i timeouty.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Nie wszystkie kombinacje układ/driver zaakceptują 1 ms; wówczas użyj 2–4 ms.
• Obniżając LT dla wielu urządzeń na tym samym hubie, możesz obciążyć CPU i magistralę – weryfikuj w docelowym środowisku.
• W Linuksie (ftdi_sio/libftdi) istnieją inne mechanizmy/parametry (np. „low_latency”), ale to nie jest ten sam „LatencyTimer” z D2XX/VCP.

Sugestie dalszych badań

• Sprawdź dokumentację aplikacyjną FTDI dot. throughput/latency/handshaking oraz narzędzi FT_Prog.
• Przetestuj różne rozmiary odczytów (1–32 bajty) i timeouty wraz z LT=1–4 ms – wybierz kombinację o najmniejszym jitterze w Twoim protokole.
• Jeśli używasz HS‑serii, porównaj zachowanie przy różnych FT_SetUSBParameters i trybach I/O (overlapped vs blocking).

Krótkie podsumowanie

• Tak, FTDIBUS (D2XX) obsługuje LatencyTimer również bez VCP i ma on bezpośredni wpływ na opóźnienie dostarczenia danych z łącza szeregowego do aplikacji na PC.
• Obniż LT do 1–2 ms dla krótkich ramek i interaktywnej komunikacji; pozostaw 8–16 ms lub więcej dla dużych strumieni, aby odciążyć USB/CPU.
• Pamiętaj, że to parametr „USB‑pośrednika” – nie zmienia samej warstwy RS‑232, ale decyduje o jej „odczuwalnej” responsywności. Jeśli podasz OS/układ FTDI/aplikację, pomogę dobrać konkretne ustawienia.