[嵌入式]C#编写的winform上位机采集FPGA上发的1000Hz数据丢数问题解决记录

一、问题概况

上位机用于采集FPGA上发的1000Hz数据，每帧数据为49字节，波特率为641100，丢数现象比较频繁，大约20分钟内会出现3、4次。

二、上位机数据采集策略

定义了一个数组（byte[]?order = new byte[4096]）用于缓存收到的数据，串口收到的数据会缓存在长度为65535的缓存区中，使用serialport自带的数据读取函数，将缓存区中的数据赋值给order数据，同时处理完的数据不断移位。

三、分析

由于最早数据采集是以400Hz，出现问题的频率要比现在低很多，所以在频率提高后最先怀疑的是波特率不够，1000Hz，49字节一帧的数据已经占据了近80％，所以最初提高了波特率至921600，重新试验发现，似乎不丢数了，但在后续试验过程中还是出现了丢数的现象，而且基本上都丢失85帧。

85帧刚好是一个order的大小，所以扩充了order的长度至8192，测试发现丢数帧数变成了170帧。

四、结局

在对order数组缓存的数据一遍遍的分析，各种打断点和写陷阱调试，最终终于分析出了原因，并加以验证。

原来在算法计算和移位过程中，很多循环需要使用循环数组，就使得用了很多取余操作，由于取余操作运算速度较慢，数据存入和数据处理速度存在时间差，存入速度较快，串口缓存区中会不断积攒数据，然后在order数据处理完时再一次性赋给order，当数据量超出order长度时，后半部分数据会覆盖掉前半部分数据，导致帧头处原本是正确的BB变成一帧中间的一个数，最终没有进入解析。

经试验发现，每25分钟到30分钟之间会复现一次。

采数的使用要求为至少2h不丢数，为快速进入使用，将order的长度扩展到最大的65536，目前正在验证，采集3h，检查是否还出现丢数的现象。

五、总结

从问题的发生到定位出问题大约花费了一周的时间，刚开始学习c#编写上位机不久，串口接收的底层类还是使用同事已经编写好的类，在分析处理问题时还寻求了他很多帮助。

有些心得：有经验的软件工程师会先观察问题的复现是否具有周期性，一般具有周期性的复现才有可能是软件原因，事实证明确实是软件中buff的长度不够，数据处理和移位速度慢，综合的导致了此现象，刚开始没发现周期性是因为问题还没有定位，没有反复的去测试，也是最后基本确定了问题所在，才特意锁定软件版本并观察了复现的周期，每次要等待25分钟多。

并且刚开始时，分析问题总是在各种猜想，猜想本身是没有问题，但只猜想不验证，或者说是无法验证只会让问题的处理走进死胡同。后来也是不断地换个角度思考并排查问题，设计各种陷阱让复现时可以直观的看到数据采数正确的问题处理方式。直观看到的比猜想的要可靠和高效的多。