19、时序问题的实际案例分析

时序问题的实际案例分析

传感器数据缺失或重复问题

传感器数据缺失或重复是一个经典的时序问题，它有几个典型特征：一是偶尔发生；二是多数情况下，一开始会被认为是功能问题；三是如果在设计之初就考虑时序问题，很容易预防。

例如，底盘部门的一个项目中，原始设备制造商（OEM）在子系统测试站发现CAN消息时不时丢失。奇怪的是，每隔几分钟就会有规律地出现丢包，而且不同电子控制单元（ECU）的丢包时间间隔不同，有的大约每14分钟出现一次问题，有的则是每18分钟。

通过追踪可以快速找到问题。CAN接收程序会为每条接收到的相关消息记录一个“用户事件”，在追踪中显示为一条垂直线，接收时间可以与调度（即任务、中断和可运行程序的执行）相关联。

追踪显示，受影响的消息每10毫秒接收一次，但有一定抖动，即有时早一点，有时晚一点。消息中的数据由一个周期性执行的可运行程序用于计算，执行也会有抖动。在出现错误的情况下，会先进行计算，之后不久收到消息，大约10毫秒后又收到消息，结果计算使用的是最新值，之前收到的数据就未被使用，这就是“丢失”的数据报文。另一种错误情况是数据被使用了两次，即收到数据、进行计算后，在收到下一个数据点之前，计算又使用了已经处理过的数据。

之所以接收和计算不能像齿轮一样完美配合，是因为发送方和接收方都有自己的晶体来生成处理器时钟。消息发送的10毫秒周期和接收系统的10毫秒周期时间基准不同，晶体存在制造公差，其频率会与标称频率有偏差，且这种偏差还受温度等环境因素影响。

时间久了，两个时间基准会相互漂移，而且传输和接收都有抖动。只有总线仲裁能确保在高优先级消息占用总线时，低优先级消息会延迟。这两种效应（漂移和抖动）共同导致了数据丢失和重复