PICO

入驻于 2022-09-02 / MAKE 主页

反复捣腾PICO W一个多星期，总算有点眉目，记录一下，也算是给后来者避点坑：

硬件：PICO W，固件：官方MicorPython（rp2-pico-w-20220909-unstable-v1.19.1-389-g4903e48e3.uf2）

将PICO W作为客户端，以TCP短连接模式与服务器端进行数据交互，即在建立Wifi网络通信后，PICO W循环运行：
- 发起TCP连接
- 发送数据
- 接收应答
- 切断TCP连接

服务器端的常规流程：
- 侦听到连接请求后建立TCP连接
- 接收数据
- 发送应答
- 切断TCP连接

然而，交互过程出奇的慢，基本就是每秒2次数据交互：
Connect Start: 1182483
Connect OK: 1182584
Send Start: 1182585
Send OK: 1182585
Rec Start: 1182586
Rec OK: 1182900
Connect Close: 1182901

Connect Start: 1182955
Connect OK: 1183056
Send Start: 1183056
Send OK: 1183057
Rec Start: 1183057
Rec OK: 1183414
Connect Close: 1183415

Connect Start: 1183468
Connect OK: 1183569
Send Start: 1183570
Send OK: 1183571
Rec Start: 1183571
Rec OK: 1183926
Connect Close: 1183927

耗时大头：
建立TCP连接（阻塞模式）：100mS左右
接收数据（非阻塞模式）：350mS左右

真是奇了怪了，用Pi4B或Zero2W（Python环境），同样的客户端模式运行、同样的Wifi网络，至少实现每秒近百次的数据交互；


在服务器端软件的配合下，专门做了单发、单收测试，发现除了建立TCP连接仍然需要100mS左右（阻塞模式）绕不过去，其他都是mS级别耗时，极限情况下实现每秒9次数据发或收；

由此怀疑PICO W在MicorPython下TCP数据发送完转换到数据接收时有异常耗时问题，于是根据测试结果对服务器端软件的TCP数据接收、发送次序进行调整，即：
- 在侦听到连接请求建立TCP连接的同时启动一个75mS延时，延时结束后发送数据（不管数据接收情况）
- 正常接收数据
- 等收到客户端切断TCP连接信号后再切断本方TCP连接（不能主动切断本方TCP连接）

实现了在极限情况下每秒8次数据交互（过程总耗时110mS左右），但运行不是很稳定；

经过反复测试，最后确定：过程耗时110mS左右+间隔50mS的稳定运行循环，实现每秒6次的数据交互（应用的基本要求）：
Connect Start: 1405163
Connect OK: 1405263
Send Start: 1405264
Send OK: 1405265
Rec Start: 1405265
Rec OK: 1405281
Connect Close: 1405282

Connect Start: 1405341
Connect OK: 1405442
Send Start: 1405443
Send OK: 1405443
Rec Start: 1405444
Rec OK: 1405455
Connect Close: 1405456

Connect Start: 1405509
Connect OK: 1405610
Send Start: 1405610
Send OK: 1405611
Rec Start: 1405612
Rec OK: 1405612
Connect Close: 1405613


接下去的连续运行测试中又出现几个问题：
1 在创建socket对象的语句前加上__del__()，解决连续运行期间该创建socket语句时不时出现报错的问题：

tcp.__del__()
tcp=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

2 连续运行一段时间后会出现TCP连接始终失败的问题：即tcp.connect((ServerIP,ServerPort))始终报错，但此时wifi连接又显示正常，status()值为3，没辙，只好切断当前Wifi连接，重新尝试连接Wifi；
但此时又出现另一个问题：重新连接上Wifi后的status()值始终为1，而不是正常的3，只有machine.reset()硬复位或断电再上电重启才能恢复正常。

研究了一通network库内容，在创建network对象的语句后加上了deinit()，问题解决：

wlan=network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.deinit()
wlan.active(True)

3 涉及Wifi过程以及板载Led操作（PICO W改用Wifi芯片输出口，非原来Pin25）都只能在主核中运行，一旦利用 _thread.start_new_thread()函数将其加载到另外1核中，该核直接死锁无法运行。

幸亏PICO W是双核结构，这种TCP下connect()可直接阻塞100mS在单核结构里是无实用意义的，目前的设计是：
主核跑Wifi网络的应用，另1核跑需要ms级响应要求的流程；

4 在加了散热风扇的情况下，基本上连续运行测试10多个小时后2个核的进程会全部当掉，而此时显示的CPU温度并不高，基本就是35°上下，目前的解决办法看来只能是靠启动看门狗监测重启；


总体感觉：目前PICO W在新增的Wifi网络这块还不甚稳定，不知道这是MicroPython固有劣门？还是仅仅为官方MicorPython固件的Bug？

而在树莓派4B的python环境下，几乎同样的结构没有感觉到有时延（是否有阻塞都没考虑过），每秒收发100次是肯定有的：

# TCP发送处理：
try: # 进行TCP数据发送
conn.settimeout(0.5) # 设置TCP发送时限500mS
conn.sendall(temp.encode()) # Bytes流发送数据
except: # 如果TCP数据发送过程出错
conn.close() # 切断TCP连接
time.sleep(0.1) # 发送异常强制休眠100mS（释放系统资源）
continue # 进入下一循环

# 完成TCP数据发送

# TCP接收处理：最多接收256字节
try: # 启动TCP接收
conn.settimeout(0.5) # 设置TCP接收等待时限500mS
data=conn.recv(256) # 最多接收256个字节
except: # 如果TCP接收出错
conn.close() # 切断TCP连接
time.sleep(0.1) # 接收异常强制休眠100mS（释放系统资源）
continue # 进入下一循环

# 收到TCP数据
conn.close() # TCP短连接结束：立即切断TCP连接