HUDP使用指南
硬件搭建
万兆网卡：需要电脑主板有多余的PCIE x8插槽插入，具体安装可见万兆网卡安装
dac线缆：Direct Attach Cable，相当于SFP+模块加上光纤线缆，可直接插入，方便好用
准备工作
由于dac线缆一段连接万兆网卡，另一端连接ACQ400的SFP+ D口，因此需要分别知道两端的ip地址
Host端（万兆网卡端）：直接在cmd输入ipconfig
采集端：需要执行python脚本去配置
（在Linux环境下执行，在Windows下执行会报错）
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1 1,16,0' 192.168.0.169 none
其中169.254.185.112为我们给采集端设置的ip地址，169.254.185.111为Host端的ip地址，192.168.0.169是ACQ400 eth0的ip地址
--run0='1 1,16,0'中的第一个1表示开启site1，--run0='1,2,3,4,5,6 1,16,0则表示开启site1,2,3,4,5,6
后面的1,16,0表示开启16个SPAD
设置成功后，可以使用浏览器输入192.168.0.169访问ACQ400 网页端来查询
使用Netcat
需要打开两个命令行窗口
第一个输入
nc -ulvnp 53676 > udp_data
然后在另一个窗口执行
python ./user_apps/acq400/acq400_continuous.py --run=1 192.168.0.169
会在第一个窗口显示
listening on [any] 53676 ...
connect to [169.254.185.111] from (UNKNOWN) [169.254.185.112] 53676
想使用pv工具，但这个工具似乎不适用于Windows系统，只适用于Linux系统，所以无法查看数据传输速率
使用Udpperf
wsl
WSL（Windows Subsyetem for Linux，适用于 Linux 的 Windows 子系统），是 Microsoft 公司于 2016 年在 Windows 10 平台发布的一项功能，其使得用户可以在 Windows 操作系统上运行 ELF 格式的 Linux 可执行文件。
WSL 目前已发布两代产品：WSL 1 和 WSL 2。WSL 1 实现了 Linux 兼容层，将 Linux 系统调用转换为 Windows NT 系统调用；而 WSL 2 则利用 Windows 的 Hyper-V 功能，通过虚拟化技术直接运行 Linux 虚拟机，更接近原生 Linux 操作系统体验。
WSL安装参考教程：https://docs.eesast.com/docs/tools/wsl
编译Udpperf
Udpperf是个用于高速接收Udp包的收发程序：udpperf
这个程序建议在Linux系统下使用
而我研究出了在Windows系统使用的方法：那就是使用wsl
注意使用wsl1，不要更新到wsl2
然后再wsl中(装了个Ubuntu)
git clone https://github.com/D-TACQ/udpperf.git
cd udpperf
mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..
make
然后成功生成了udprx.exe
接收数据包
然后在acq400_hapi下
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1 1,16,0' --spp=20 192.168.0.169 none
在udpperf下
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 20 --ssb 128 -o 1 > shot_data
然后再在acq400_hapi下
python ./user_apps/acq400/acq400_continuous.py --run=1 192.168.0.169
#停止stream的时候输入这条命令
python ./user_apps/acq400/acq400_continuous.py --stop=1 192.168.0.169
通过这条命令来查看信息
hexdump -e '32/2 "%04x," 16/4 "%08x," "\n"' < shot_data_4m | cut -d, -f 1-4,33-36 | head -n 20
可以看到以下信息,我在通道1里设置了频率为1k的正弦输入，我认为这个打印的数据是符合预期的
07b9,fff7,fffe,fff6,00000001,00000000,2155ac35,00000000
07c0,fff9,ffff,fff5,00000002,00000000,2155ac5d,00000000
07bf,fff6,fffc,fff6,00000003,00000000,2155ac85,00000000
07c3,fff7,ffff,fff5,00000004,00000000,2155acad,00000000
07c1,fff7,fffd,fff5,00000005,00000000,2155acd5,00000000
07c2,fff8,fffe,fff4,00000006,00000000,2155acfd,00000000
07c2,fff8,fffe,fff4,00000007,00000000,2155ad25,00000000
07c2,fff6,fffe,fff5,00000008,00000000,2155ad4d,00000000
07cb,fff7,fffd,fff5,00000009,00000000,2155ad75,00000000
07c0,fff7,fffc,fff5,0000000a,00000000,2155ad9d,00000000
07cc,fff6,fffd,fff7,0000000b,00000000,2155adc5,00000000
07c7,fff6,fffd,fff7,0000000c,00000000,2155aded,00000000
07ce,fff6,fffd,fff6,0000000d,00000000,2155ae15,00000000
07ca,fff8,fffd,fff4,0000000e,00000000,2155ae3d,00000000
07cd,fff4,fffd,fff5,0000000f,00000000,2155ae65,00000000
07cb,fff8,fffd,fff5,00000010,00000000,2155ae8d,00000000
07d2,fff7,fffe,fff8,00000011,00000000,2155aeb5,00000000
07cc,fff6,0000,fff4,00000012,00000000,2155aedd,00000000
07d3,fff6,fffe,fff3,00000013,00000000,2155af05,00000000
07d3,fff7,fffd,fff4,00000014,00000000,2155af2d,00000000
绘波形图
可惜wsl是不支持图形界面的，我想直接在wsl里有python绘图把shot_data里的波形画出来，但不行
但是我还有Windows系统！直接把wsl里的shot_data拖到另一个文件夹里，然后用python脚本看就行了
输入50k正弦波
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 20 --ssb 128 -o 1 -S 1000000 > shot_data_1m
这个命令表示只接受1M个sample，然后存到shot_data_1m中
然后我把shot_data_1m放到e:\\ad下，在用这个命令将shot_data_1m绘图（此时ACQ400必须处于开机状态）
python ./user_apps/analysis/host_demux.py --pchan=1,2 --src="e:\ad\shot_data_1m" 192.168.0.169 --pses 1:200:1
这个命令表示只将通道1,2的数据画成波形图，实际上我只有在通道1内接入了信号，似乎通道2也受到了影响
这种现象叫做信号串扰，注意到通道2的幅值比通道1要小20倍，实际上每个通道由一个低阻抗驱动器驱动，在每个通道都有输入的情况下，串扰可以忽略不计
然后--pses表示从1到200个sample，步长为1
输入10k方波
python ./user_apps/analysis/host_demux.py --pchan=1,2 --src="e:\ad\shot_data_1m" 192.168.0.169 --pses 1:2000:1
速度测试
**Single Site Configuration:**
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1 1,16,0' --spp=20 192.168.0.169 none
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 20 --ssb 128 -o 1 > shot_data
2024-09-21.09:08:28 Rx rate: 0.16 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-21.09:08:38 Rx rate: 1023.55 Mbps, rx 127 MB/s (total: 1279 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 499900
2024-09-21.09:08:48 Rx rate: 1023.47 Mbps, rx 127 MB/s (total: 2559 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 999700
2024-09-21.09:08:58 Rx rate: 1023.51 Mbps, rx 127 MB/s (total: 3838 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 1499500
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1 1,16,0' --spp=40 192.168.0.169 none
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 40 --ssb 128 -o 1 > shot_data
2024-09-21.09:11:12 Rx rate: 0.36 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-21.09:11:22 Rx rate: 1023.90 Mbps, rx 128 MB/s (total: 1280 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 250100
2024-09-21.09:11:32 Rx rate: 1023.65 Mbps, rx 128 MB/s (total: 2560 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 500100
2024-09-21.09:11:42 Rx rate: 1023.73 Mbps, rx 128 MB/s (total: 3840 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 750100
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1 1,16,0' --spp=60 192.168.0.169 none
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 60 --ssb 128 -o 1 > shot_data
root@DESKTOP-NQ0GI1S:~/udpperf/build# ./udprx -R 40 -p 53676 --spp 60 --ssb 128 -o 1 > shot_data
2024-09-21.09:13:47 Rx rate: 0.53 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-21.09:13:57 Rx rate: 1024.04 Mbps, rx 128 MB/s (total: 1281 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 166800
2024-09-21.09:14:07 Rx rate: 1023.97 Mbps, rx 128 MB/s (total: 2561 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 333500
2024-09-21.09:14:17 Rx rate: 1024.01 Mbps, rx 128 MB/s (total: 3841 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 500200
**Multiple Sites Configuration:**
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1,2,3,4,5,6 1,16,0' --spp=10 192.168.0.169 none
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 10 --ssb 448 -o 1 > shot_data
root@DESKTOP-NQ0GI1S:~/udpperf/build# ./udprx -R 40 -p 53676 --spp 10 --ssb 448 -o 1 > shot_data
2024-09-21.09:46:27 Rx rate: 0.31 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-21.09:46:37 Rx rate: 1749.34 Mbps, rx 218 MB/s (total: 2187 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 488200
2024-09-21.09:46:47 Rx rate: 1596.82 Mbps, rx 199 MB/s (total: 4183 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 933800
2024-09-21.09:46:57 Rx rate: 1559.72 Mbps, rx 194 MB/s (total: 6133 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 1369000
python3 ./user_apps/acq2106/hudp_setup.py --tx_ip 169.254.185.112 --rx_ip 169.254.185.111 --run0='1,2,3,4,5,6 1,16,0' --spp=20 192.168.0.169 none
./udprx -R 40 -p 53676 --spp 20 --ssb 448 -o 1 > shot_data
root@DESKTOP-NQ0GI1S:~/udpperf/build# ./udprx -R 40 -p 53676 --spp 20 --ssb 448 -o 1 > shot_data
2024-09-21.09:16:49 Rx rate: 0.44 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-21.09:16:59 Rx rate: 1839.74 Mbps, rx 230 MB/s (total: 2300 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 256800
2024-09-21.09:17:09 Rx rate: 1582.57 Mbps, rx 197 MB/s (total: 4280 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 477700
2024-09-21.09:17:19 Rx rate: 1521.27 Mbps, rx 190 MB/s (total: 6182 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 690000
2024-09-21.09:17:29 Rx rate: 1546.04 Mbps, rx 193 MB/s (total: 8115 MB), Elapsed 00:00:40, PktRec = 905700
经过分析得知，sample per packet不影响rx rate，不过开启的通道数（或site number）会影响rx rate
在开启1个site的情况下：ssb = 32x2+16x4 = 128B ，采样率为1MSPS，故理论速率为 128x1 = 128MB/s
开启6个site的情况下：ssb = 192x2+16x4 = 448B，采样率为1MSPS，故理论速率为 448x1 = 448MB/s
后面没有达到448MB/s很有可能是因为硬盘写入速度的限制
root@DESKTOP-NQ0GI1S:~/udpperf/build# ./udprx -R 40 -p 53676 --spp 10 --ssb 448
2024-09-22.09:34:12 Rx rate: 0.28 Mbps, rx 0 MB/s (total: 0 MB), Elapsed 00:00:00, PktRec = 100
2024-09-22.09:34:22 Rx rate: 3473.10 Mbps, rx 434 MB/s (total: 4342 MB), Elapsed 00:00:10, PktRec = 969200
2024-09-22.09:34:32 Rx rate: 3569.39 Mbps, rx 446 MB/s (total: 8804 MB), Elapsed 00:00:20, PktRec = 1965200
2024-09-22.09:34:42 Rx rate: 3456.85 Mbps, rx 432 MB/s (total: 13125 MB), Elapsed 00:00:30, PktRec = 2929800
2024-09-22.09:34:52 Rx rate: 3568.48 Mbps, rx 446 MB/s (total: 17586 MB), Elapsed 00:00:40, PktRec = 3925500
再试了一下接收数据包后不写入硬盘（丢弃），rx rate已经很逼近理论速率448MB/s了
致谢
最后，非常感谢Peter Milne先生的帮助和建议，在研究ACQ400的过程中我向他发了至少十封邮件来请教问题，他的回答总能解决我的问题，非常感谢他
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