多線程技術(shù)在數(shù)據(jù)實時采集分析中的應(yīng)用

　　為了保證測試效率和數(shù)據(jù)處理的正確性，pWriteCounter既用于控制內(nèi)存映射文件寫入數(shù)據(jù)指針的移動，也用于判斷已接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，作為數(shù)據(jù)處理時讀內(nèi)存映射文件指針的參考和是否開始對數(shù)據(jù)進行分析的條件。數(shù)據(jù)處理時，并不是內(nèi)存映射文件中寫入數(shù)據(jù)后就馬上開始分析，而是根據(jù)pWriteCounter確定已接收的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，直到接收回來大于一個標(biāo)準(zhǔn)幀長度的數(shù)據(jù)后才開始對此幀數(shù)據(jù)的誤碼率分析，這樣既避免了多次分析一幀數(shù)據(jù)，又保證了數(shù)據(jù)分析的正確性，而且減少了數(shù)據(jù)分析線程獨占CPU的時間。從最終實際運行結(jié)果來看，此方法有效解決了數(shù)據(jù)實時采集過程中掉數(shù)據(jù)的問題。

　　數(shù)據(jù)經(jīng)分解寫入對應(yīng)通道內(nèi)存映射文件后，還需要實時地將每個通道接收回來的測試數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行對比分析，并以誤碼率形式進行顯示，測試人員根據(jù)實時變化的誤碼率即可監(jiān)測數(shù)字接口設(shè)備是否工作正常。數(shù)據(jù)分析處理流程如圖5所示。在實際使用中，數(shù)字接口設(shè)備可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象較多，采集接收回來的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大且數(shù)據(jù)出錯情況各不相同，不能誤判或漏掉任何一種情況，通過反復(fù)測試得出以下對固定格式數(shù)據(jù)處理的方法：

　　①從每個通道的內(nèi)存映射文件中逐個字節(jié)掃描幀頭0xAA，一旦檢測到幀頭0xAA，進入第②步。

　?、谑紫扰袛啻藥瑪?shù)據(jù)的幀尾位置是否為0x10，以及幀尾的前一個數(shù)據(jù)和對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)(標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀尾的前一個數(shù))是否相同，若同時滿足這兩個條件，說明此幀數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)幀(此幀數(shù)據(jù)長度和發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)幀幀長度相等)，若不滿足進行第④步操作。

　　③判斷此幀為標(biāo)準(zhǔn)幀后，從此幀數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的第二位開始到幀尾一一進行對比判斷（跳過第0個幀頭數(shù)據(jù)和第1個計數(shù)器數(shù)據(jù)），不相等則記錄出錯，每發(fā)現(xiàn)一處錯誤字節(jié)，錯誤字節(jié)數(shù)加1。進入第⑥步。

　?、軓膸^到幀長度數(shù)據(jù)范圍內(nèi)查找是否出現(xiàn)0xAA，出現(xiàn)0xAA，首先用第②步操作判斷此0xAA是否為下一幀數(shù)據(jù)的幀頭，若是下一幀數(shù)據(jù)幀頭，記錄幀頭前一個字節(jié)為此幀幀尾位置，說明此幀數(shù)據(jù)有掉數(shù)據(jù)現(xiàn)象，否則為錯誤數(shù)據(jù)，調(diào)用非標(biāo)準(zhǔn)幀處理。

　?、輳拇藥瑪?shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的第二位開始到確定的該幀長度范圍內(nèi)數(shù)據(jù)進行一一對比判斷 (跳過第0個幀頭數(shù)據(jù)和第1個計數(shù)器數(shù)據(jù))，不相等則記錄出錯，并判斷為錯誤一個字節(jié)。

　?、迿z查該幀中計數(shù)器數(shù)據(jù)與前后幀的計數(shù)器數(shù)據(jù)是否連續(xù)，如果連續(xù)則沒有幀出錯，否則有掉幀現(xiàn)象出現(xiàn)，需要根據(jù)前后計數(shù)器數(shù)據(jù)確定掉幀的長度，并轉(zhuǎn)化為對應(yīng)錯誤字節(jié)數(shù)。

　　同時接上兩個被測設(shè)備驗證整個系統(tǒng)的性能，即使每個通道均選擇工作在最高波特率614.4 kbps和最高循環(huán)發(fā)送幀周期5ms下，仍能保證數(shù)據(jù)采集實時高速、數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定且誤碼率低。

結(jié)束語

　　實時測試與結(jié)果顯示如圖6所示。該技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于某數(shù)字接口設(shè)備的檢測與維修系統(tǒng)，取得了良好的效果。經(jīng)大量測試驗證，此種多線程、內(nèi)存映射文件和兩級緩沖的方法在高速實時數(shù)據(jù)采集和分析中效果很好。根據(jù)生產(chǎn)者和消費者的思想建立的讀寫信號量有效地實現(xiàn)了采集和分析線程間的同步，內(nèi)存映射文件的大小在開始測試前申請為100M，當(dāng)需要更長時間測試時還可以動態(tài)申請開辟新的內(nèi)存空間，既保證了系統(tǒng)的實時性要求，又有效節(jié)約了系統(tǒng)內(nèi)存資源。