045_硬同步与重同步在帧接收过程中的分工

从一个\”丢帧\”的深夜调试说起

几年前做一个无线数据采集项目，接收端跑在一个低功耗处理器上。测试环境很干净，发射端每隔固定周期发一帧定长数据，接收端用中断加状态机的方式逐位采样。白天在办公室跑了一整天，一帧没丢。晚上把设备拿到另一个房间做距离拉远测试，问题来了：距离一远，接收端偶尔会连续丢两三帧，然后自己恢复，过一会儿又丢。

一开始怀疑是信号弱、误码率高。但用逻辑分析仪抓接收端的解调输出波形，发现一个很反直觉的现象：丢帧的时候，解调输出的数据流本身是\”像样\”的，前导码和同步字都能在波形上找到，可接收状态机就是没认出来。换句话说，物理层把数据送上来了，链路层却没接住。

这个现象逼着我去把\”帧接收\”这件事拆开看。拆开之后才发现，很多人（包括当时的我）把\”同步\”当成一个动作，实际上它是两个职责完全不同、时序位置也不同的动作：一个负责\”第一次怎么找到帧的起点\”，另一个负责\”帧进行到一半乱了怎么重新找回节奏\”。前者我后来习惯叫硬同步，后者叫重同步。它们混在一个状态机里写，平时没事，一旦信道变差，就会互相踩脚。

下面把这两个东西的分工、边界、以及现场怎么判断问题出在谁身上，按我踩过的坑顺序讲一遍。

硬同步到底在解决什么问题

硬同步要回答的问题只有一个：在这一串连续的比特流里，哪一位是这一帧的第一个比特。

注意这里的关键词是\”连续\”。接收端在空闲时，线路上的电平是随机的，可能是噪声，可能是上一帧的尾巴，也可能是别的设备在说话。硬同步的任务就是在一堆看起来都差不多的比特里，标定出帧的绝对起点。

工程上实现硬同步，主流就两类做法：

第一类是