Effiziente Datenübertragung (low-latency) von PC zu Mikrocontroller

Hallo,

ich arbeite derzeit an einem Projekt bei dem ich in von einem PC (Linux, 
low-latency-Kernel) mit bei einem Takt von 1.25 kHz 256 Byte pro 
Nachricht an einen Mikrocontroller (TI TMS320F28377D) per virtuelle 
serielle Schnittstelle (USB2-Adapter) schicke. Der Taktgeber ist hierbei 
eine Industrie-Kamera deren Jitterverhalten ich im Griff habe (avg=0.8 
ms, std.dev=60µs). Wenn ich mit 10 Bit rechne komme ich im Schnitt auf 
eine Datenrate von 3.2 Mbit/s. Laut Doku erreicht der TI bei einer USB2 
"High-Speed" Anbindung theoretisch bis zu 12 Mbit/s, d.h. es sollte 
prinzipiell mit der Hardware möglich sein.

Auf der PC-Seite habe ich die serielle Schnittstelle per ttyAMC0 mit 
Parametern für eine Binärübertragung geöffnet und sende die Daten in 
einem C-Program mit hoher Prozesspriorität "sudo -E nice -19" jeden Takt 
in einer per "write(fd,buffer,len)" gefolgt von einem "tcdrain(fd)" alle 
1250 Hz raus. Inhaltlich passt die Datenübertragung. Ich habe hierfür in 
meinen Datenpaketen eine Sequenznummer untergebracht, die der PC 
hochzählt und die ich auf der Mikrocontroller-Seite prüfe und mit einem 
Zähler dort abgleiche.

Allerdings ist die Performanz schlechter als erwartet. Ich habe auf der 
PC-Seite ein Histogram über einige Minuten gebildet stelle fest, dass 
ich im Schnitt ca. 500µs für die Übertragung der 256 Bytes (10 Bit) mit 
worst-case-Spitzen bis zu 2000 µs erhalte. Beim Average komme ich daher 
nur auf rund 1 Mbit/s, d.h. mehr als Faktor 3 unter dem, was ich 
erreichen will.

Um den Flaschenhals zu finden, habe ich beide Seiten untersucht. Die 
Mikrocontroller-Seite sieht gut aus, da ich für das Auslesen und 
Entpacken der 256 Bytes lediglich 60-70 µs benötige. Ich vermute daher, 
dass der Sender bzw. die Übertragung auf der PC-Seite den Engpass 
darstellt.

Seht ihr eine Möglichkeit wie ich das Ganze PC-seitig beschleunigen 
kann?
Meine erste Überlegung war, dass ich die Hardware nicht als serielle 
Schnittstelle fahre, sonder per libusb/bulktransfer anspreche. Seht ihr 
eine Alternative? Die Datenpakete kann ich leider nicht deutlich 
vergrößern, da ich low-latency sein will und sie möglichst schnell 
Zeitnah zum Takt von der PC-Seite versenden möchte.

Allgemein frage ich mich, was für eine Übertragungstechnologie für 
meinen Anwendungsfall low-latency, 1.25 Khz/256 Bytes sinnvoll ist.

Ich würde mich freuen, wenn ihr mir mit Anregungen helfen könnt.

Vielen Dank und schönen Gruß