Matlab中UDP接收速度慢

Question

我的 FPGA 正在使用 100 mbps 以太网在网络上发送 UDP 数据包，并且我编写了一个 MATLAB 代码来捕获数据。问题是我在接收期间在 MATLAB 中的速度非常低，大约为 50 kbps。 FPGA 套件连接到 gbps 交换机，然后连接到 PC。交换机中没有网线。 我正在粘贴下面的matlab代码。如果我尝试通过增加缓冲区大小来提高速度，则会丢弃数据包。当前设置是通过点击和试用，我成功接收到所有数据。有什么办法可以提高MATLAB中的数据接收速度？

代码:: (从 FPGA 到 Matlab 的 UDP) clc 清除所有 全部关闭

u=udp('192.168.0.100','RemotePort',4660,'Localport',4661);
set(u,'DatagramTerminateMode','off');
set(u, 'InputBufferSize', 18);
set(u,'Timeout',0.1);

fopen(u);
x=tic;
for i =1:1000
  a(:,i) = fread(u,18);
end
fclose(u);
delete(u);
t=toc(x);
bw = (1000*18*8)/t;

/////////////////////////////////////// //////////

上述代码的修改版本（易于理解）+显示问题的图像

也：显示数据变量的图像，缓冲区大小为 20 个数据包（18 个字节/数据包）。如图所示，数据不得全为零。它代表丢失的数据包。 ///////////////////////////////////////// ///////

clc
clear all
close all

packet_size = 18;                % Size of 1 Packet
buffer_size = 1*packet_size;     % Buffer to store 1024 packets each of Packet_Size
buffer_read_count = 10;          % How many times the buffer must be read 

u=udp('192.168.0.100','RemotePort',4660,'Localport',4661);

set(u,'DatagramTerminateMode','off');   
set(u, 'InputBufferSize', buffer_size);     
set(u,'Timeout',0.5); 

fopen(u);
x=tic;

for i =1:buffer_read_count
    [a, count] = fread(u,buffer_size);  % Read the complete buffer in one Fread()
    if (count == buffer_size) 
        data(:, i) = a;           %If Read_BYtes(Count) == BufferSize Store in Data
    end
end

fclose(u);
delete(u);

t=toc(x);

bw = (buffer_read_count*buffer_size*8)/t; %Speed / BW of UDP Reception

Answer 1

我查看了您的代码并发现了一些基本的更正，如果它加快了您的代码速度，请告诉我。

u=udp('192.168.0.100','RemotePort',4660,'Localport',4661);
set(u,'DatagramTerminateMode','off', ...
      'InputBufferSize', 18, ...
      'Timeout',0.1); % I think only one call of set is needed here

fopen(u);
x=tic;
% The variable a is not pre-allocated before the loop
a = zeros(YourNumberOfLine, 1000)
for ii =1:1000 % Always use ii and jj and not i and j
  a(:,ii) = fread(u,18);
end
fclose(u);
delete(u);
t=toc(x);
bw = (1000*18*8)/t;

Answer 2

让我总结一下我的cmets。

代码效率低

1. 正如@m_power 所指出的，使用i 和j 会稍微减慢您的代码速度。请参阅this 了解更多信息。在 Matlab 中，您应该始终使用 ii 和 jj。

2. 你没有初始化data。看看Mathworks 是如何解释这个的。如果#1“慢了一点”，那么#2就会慢很多。

由于您的代码很慢，因此无法保证每次 FPGA 发送数据包时，您的 PC 都能找到任何可用的缓冲区来接收数据包。

完整缓冲区

if (count == buffer_size) 
    data(:, i) = a;           %If Read_BYtes(Count) == BufferSize Store in Data
end

那么如果数据包小于缓冲区，data(:,i) = nothing?这是您在第 3、4 和 5 列中得到零的最可能原因。

空缓冲区

第 3、4 和 5 列中的零也可能源自空缓冲区，如果您已完成之前的更改。当 Matlab 读取缓冲区时，不能保证缓冲区携带某些内容，因此某些 for 迭代可能会捕获零长度内容，data(:,ii) = 0。

使用while 循环来解决此问题。仅计算非空缓冲区读数。

ii = 0;

while (ii < buffer_read_count)
    [a, count] = fread(u, buffer_size);
    if count % non-empty reading
        ii = ii+1;
        data(1:count,ii) = a;
    end
end

....不完整的数据包？

你等待一个完整的缓冲区，因为每次你想读取一个完整的数据包？我突然意识到；我是多么愚蠢！

但是您所做的是继续读取缓冲区，并丢弃数据，只要它比缓冲区长度短。

相反，您需要汇总每个循环中的数据。

data = zeros(buffer_size, buffer_read_count);
total_size = buffer_read_count*buffer_size;
ptr = 1; % 1-D array index of data
while (ptr < total_size)
    [a, count] = fread(u, buffer_size);
    if count % non-empty reading
        if ( (ptr+count) > total_size )
            data(ptr:end) = a(1:(total_size-ptr+1));
            ptr = total_size;
        else
            data( ptr:(ptr+count-1) ) = a;
            ptr = ptr+count;
        end
    end
end

测试 - 我将 fread 更改为随机整数生成器，ii 记住读取缓冲区的次数。

全部清除;clc;

buffer_size = 18;
buffer_read_count = 10;
data = zeros(buffer_size, buffer_read_count);
total_size = buffer_read_count*buffer_size;
ptr = 1; % 1-D array index of data
ii = 1;
while (ptr < total_size)
    count = randi(buffer_size);
    a = randi(9, count, 1) + ii*10; % 10's show number of buffer readings
    ii = ii+1;
%     [a, count] = fread(u, buffer_size);
    if count % non-empty reading
        if ( (ptr+count) > total_size )
            data(ptr:end) = a(1:(total_size-ptr+1));
            ptr = total_size;
        else
            data( ptr:(ptr+count-1) ) = a;
            ptr = ptr+count;
        end
    end
end
disp(data)

结果是

    13    38    51    63    72    93   104   125   141   164
    12    35    53    63    73    96   101   123   148   168
    14    33    55    68    72    99   106   124   142   168
    14    37    51    69    77    91   109   127   145   165
    12    33    57    66    76    96   114   137   143   168
    14    39    56    63    72    94   117   139   144   169
    11    46    55    61    72    93   111   139   146   164
    16    42    58    68    75    93   119   135   153   164
    26    41    58    66    79   109   126   139   152   166
    33    43    58    69    75   102   122   132   152   177
    35    48    53    61    81   108   125   131   153   174
    36    49    55    66    95   102   125   133   165   177
    31    47    57    63    94   109   129   136   164   179
    35    47    51    72    98   108   128   135   162   175
    36    43    51    74    94   104   129   139   169   175
    32    46    53    74    95   107   127   144   164   173
    38    48    55    78    97   105   124   145   168   171
    39    44    59    77    98   108   129   147   166   172

如您所见，每次fread 输出的长度要么等于或小于缓冲区大小。但只有当当前的列已完全接收时，它才会跳转到下一列。