Fazit

Nach Analyse der verschiedenen Controller in meiner Messumgebung glaube ich, dass die folgenden Faktoren, geordnet nach Relevanz, die größte Rolle bei der Latenz der Tastatureingabe spielen:

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Ich hoffe, dass euch dieser Artikel alle Werkzeuge an die Hand gibt, die ihr benötigt, um die Eingabelatenz eures eigenen Tastaturcontrollers messen und reduzieren zu können!

Anhang A: Is It Snappy

Die iPhone-App Is It Snappy? nimmt Videos mit der 240-fps-iPhone-Kamera auf und ermöglicht es, das Bild zu markieren, mit dem die Messung beginnt bzw. endet. Die App macht den sonst sehr mühsamen Prozess, die Einzelbilder eines Videos durchzusehen, viel angenehmer.

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Für die Messung der Latenzzeit bei Tastatureingaben halte ich diesen Ansatz jedoch für sinnlos:

  • Die Auflösung ist zu ungenau. Bei 240 Bildern pro Sekunde bedeutet das, dass jedes Einzelbild 4,6 ms entspricht, was bereits mehr ist als die Eingabelatenz unseres langsamsten Mikrocontrollers.
  • Rein visuell zu entscheiden, ob eine Taste gedrückt ist oder nicht, und zwar mit frame-perfekter Präzision, scheint mir unmöglich.

Wenn die Latenz, die man messen will, sehr hoch ist, ist die App sicherlich hilfreich. Bei den in diesem Artikel behandelten Geräten konnte die App jedoch nicht einmal eine Eingabelatenz von 10 ms messen.

Anhang B: USB-Abtastintervall (Geräteseite)

Auch auf der Geräteseite können wir das USB-Abtastintervall überprüfen. Im SOF (Start Of Frame) Interrupt unter tmk_core/protocol/chibios/usb_main.c können wir für jede Sekunde das Zyklus-Delta zum vorherigen SOF-Callback ausgeben:

  1. #include "timer.h"
  2.  
  3. static uint32_t last_sof = 0;
  4. static uint32_t sof_timer = 0;
  5. void kbd_sof_cb(USBDriver *usbp) {
  6. (void)usbp;
  7.  
  8. uint32_t now = DWT->CYCCNT;
  9. uint32_t delta = now - last_sof;
  10. last_sof = now;
  11.  
  12. uint32_t timer_now = timer_read32();
  13. if (TIMER_DIFF_32(timer_now, sof_timer) > 1000) {
  14. sof_timer = timer_now;
  15. dprintf("sof delta: %u cycles", delta);
  16. }
  17. }

hid_listen sollte dann ein Delta von ≈75.000 Zyklen messen, was der 125μs Microframe-Latenz von USB 2.0 High Speed mit bInterval=1 im USB-Gerätedeskriptor entspricht: 125μs * 1.000 * 0,6 Zyklen/ns = 75.000 Zyklen.

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