限流 CAN 发送

本例程演示如何使用 ThrottledCan 替代普通 Can，实现对 CAN 总线发送频率的精确控制。

背景

普通的 Can（BxCan / FdCan）调用 Write() 时会立即将帧提交到硬件 TX FIFO 发送。当多个设备在同一控制循环中频繁调用 Write()，实际发送速率取决于调用方，容易造成总线拥塞或发送速率不稳定。

ThrottledCan 在 Can 的基础上引入了一个限流优先级队列，Write() 只负责入队，实际发送由主循环显式调用 Process() 驱动。每次调用 Process() 最多发出一帧，发送间隔由构造时指定的频率上限控制。

其余用法与普通的 Can 类完全一致。

info

ThrottledCan 仅在 STM32 平台下可用，Linux 平台没有对应实现。

Linux 内核已在驱动层提供等效的流量控制机制：通过 ip link set can0 txqueuelen <N> 可以限制 TX 队列深度（队列满时 write() 返回 ENOBUFS），通过 tc qdisc 令牌桶可以在比特率层面整形流量。对于 Linux 端的应用场景，这些系统级手段已经足够，无需在应用层再叠加一层软件队列。

基础用法

将代码中的 rm::hal::Can 替换为 rm::hal::ThrottledCan，并主动以尽量高的频率调用 Process()（至少比你指定的发送频率要高）

#include <librm.hpp>

// 替换为 ThrottledCan，指定发送频率上限为 1000 Hz
// 第二个模板参数为队列最大深度，默认 32
rm::hal::ThrottledCan<> motor_can{hfdcan1, 1000.0};

rm::device::M3508 motor{motor_can, 1};

motor_can.SetFilter(0, 0);
motor_can.Begin();

// 主循环
for (;;) {
  // Write() 只入队，不立即发送
  motor.SetCurrent(5000);
  rm::device::DjiMotorBase::SendCommand(motor_can);

  // Process() 按限频策略出队并实际发送，每次最多发一帧
  // 通常放在一个尽量高频的裸循环中调用
  motor_can.Process();
}

自定义队列深度

队列深度决定了最多可以缓存多少帧待发送数据，默认为 32。可以通过模板参数调整：

// 队列深度 128
rm::hal::ThrottledCan<128> motor_can{hfdcan1, 7000.0};

设置发送频率

构造函数第二个参数为发送频率上限（Hz），内部自动换算为帧间最小间隔：

rm::hal::ThrottledCan<> can_1khz{hfdcan1, 1000.0};  // 1000 Hz，间隔约 1 ms
rm::hal::ThrottledCan<> can_7khz{hfdcan2, 7000.0};  // 7000 Hz，间隔约 143 µs

warning

亚毫秒级的发送间隔依赖微秒精度的系统时钟。librm 在 STM32 平台上通过读取 SysTick->VAL 寄存器实现微秒级的 gettimeofday()，std::chrono::steady_clock 的精度因此可达微秒级。务必确认 SysTick 已正确配置（HAL 库初始化后默认已配置为 1 ms Tick）。

优先级与截止时间

当多个模块同时向同一总线发帧时，可以通过扩展 Write() 重载指定优先级和截止时间，实现精细的调度控制：

using namespace std::chrono_literals;
using clock = rm::hal::ThrottledCan<>::clock;

// 普通 Write()：使用默认优先级（128）和默认 deadline（当前时间 + 50 ms）
motor_can.Write(0x200, data, 8);

// 扩展 Write()：高优先级帧，20 ms 内未发出则丢弃
motor_can.Write(0x200, data, 8, 255, clock::now() + 20ms);

// 低优先级帧，允许等待更长时间
motor_can.Write(0x201, data, 8, 64, clock::now() + 200ms);

优先级规则：

数值越大，优先级越高（范围 0–255）
优先级相同时，deadline 越早的帧越先发出
超过 deadline 时间点仍未发出的帧会在下次 Process() 调用时被自动丢弃

自定义 deadline 偏移

构造函数第三个可选参数控制普通 Write() override 使用的默认 deadline 偏移量，默认为 50 ms：

using namespace std::chrono_literals;

// 默认 deadline 改为 20 ms（更激进地丢弃过时帧）
rm::hal::ThrottledCan<> motor_can{hfdcan1, 1000.0, 20ms};

查看队列状态

通过 Queue() 可以访问底层队列的只读视图：

size_t pending = motor_can.Queue().size();  // 当前等待发送的帧数
bool is_empty  = motor_can.Queue().empty(); // 队列是否为空

完整示例

#include <librm.hpp>

// 两条电机总线，各限频 7000 Hz，队列深度 128
rm::hal::ThrottledCan<128> lower_motor_can{hfdcan1, 7000.0};
rm::hal::ThrottledCan<128> upper_motor_can{hfdcan2, 7000.0};

// 电机设备照常注册到对应总线
rm::device::DmMotor<rm::device::DmMotorControlMode::kMit> m1{lower_motor_can, ...};
rm::device::DmMotor<rm::device::DmMotorControlMode::kMit> m2{upper_motor_can, ...};

lower_motor_can.SetFilter(0, 0);
upper_motor_can.SetFilter(0, 0);
lower_motor_can.Begin();
upper_motor_can.Begin();

// 帧率统计
volatile uint32_t lower_can_fps = 0;
volatile uint32_t upper_can_fps = 0;

// 高频主循环
uint32_t lower_count = 0, upper_count = 0;
auto fps_last_time = std::chrono::steady_clock::now();

for (;;) {
  if (lower_motor_can.Process()) ++lower_count;
  if (upper_motor_can.Process()) ++upper_count;

  const auto now = std::chrono::steady_clock::now();
  if (now - fps_last_time >= std::chrono::seconds(1)) {
    lower_can_fps = lower_count;
    upper_can_fps = upper_count;
    lower_count = upper_count = 0;
    fps_last_time = now;
  }
}

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