Python实现IsoTP协议时，如何中断CAN阻塞读取以优化传输时延？

我是Python IsoTP协议实现模块的开发者，IsoTP是基于CAN（ISO-15765）的汽车半双工协议，会将长帧拆分为多个CAN小报文，收发双方需频繁切换角色。

第一版实现的局限 #

第一版仅实现协议逻辑，由用户处理时序，示例代码如下：

proto.send(...)
while proto.is_transmitting():
    proto.process()
    time.sleep(0.01)

此方案要求CAN层配置为非阻塞读取，虽简单但时延表现差，在ECU刷写等大数据传输场景存在问题，sleep会导致传输方向切换时产生时间片延迟。

线程模型的改进与遗留问题 #

后续改进为线程模型：协议逻辑运行在工作线程中，通过Python Queue与用户线程交互，CAN层采用阻塞读取，控制消息的方向切换时延表现优异，但仍存在未解决的问题：

当用户调用send()时，会将负载写入Queue，工作线程读取队列后启动逻辑，依赖CAN阻塞读取在CAN帧传输期间释放CPU。但当接收完完整IsoTP帧且用户发送队列无数据时，工作线程会进入CAN阻塞读取状态；而用户常在接收响应后立即发送新帧，此时需等待阻塞读取超时（如Windows下典型的16ms）才能处理新数据。

典型业务流程示例 #

cursor=0
chunk_size=128
while cursor < len(firmware):
    proto.send(firmware[cursor:cursor+chunk_size])    # write to the tx queue
    response = proto.recv(timeout=2)       # wait for the thread to write to the rx queue
    if not response.accepted:
        raise RuntimeError("Flashing failed")
    cursor+=chunk_size

这种“收到响应后才入队下一帧”的逻辑，会导致工作线程进入阻塞读取状态，超时后才启动新传输。以1MiB固件、128字节分片为例，8192次超时将浪费约131秒。

已构思的解决方案 #

• 要求用户提前入队多块数据，若某块被ECU拒绝则取消传输；
• 接收帧后添加自旋等待，为用户线程入队留时间，但会浪费CPU；
• 将协议逻辑拆分为收发两个线程，需大量同步机制，复杂度高；
• 新增第二个线程专门读取CAN数据并写入队列，工作线程改为阻塞读取该队列；用户send()可注入“唤醒”对象触发工作线程，此为当前最优候选方案。

理想方案是像Unix原生支持的那样发送信号中断阻塞读取，但Python的可移植信号机制存疑，且用户可自定义CAN读取函数，可能不兼容信号。

请问是否存在其他可中断阻塞读取、优化传输时延的方案？（目标是消除下图中的红色延迟）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user2302957