重度使用示波器进行优化分析——一个DSDA项目回顾
这是若干年前一个项目,最近有时间整理一下。回忆起来,印象最深刻的就是重度使用示波器辅助分析,进行优化。
项目背景是在原有项目3G+项目基础上,增加一颗2G+ Modem,使支持DSDA功能。
在介绍DSDA之前,稍微区分一下DSDS和DSDA:
DSDS,即Dual SIM Dual Standby,双卡双待,但是属于单通。一个SIM处于工作状态,另一张是无法正常工作的,两张SIM分享时隙。
DSDA,即Dual SIM Dual Active,双卡双通。即使一张卡处于工作状态,另一张卡仍然可以正常工作。只不过由于一般手机不会存在两套通话系统,所以通话仍然是一张。但是一张通话,另一张数据业务是不受影响的。
本质上来说,DSDS是一套硬件,划分时隙模拟两套Modem;DSDA是实际存在的两套Modem。
架构分析
Modem A提供语音和数据业务;Modem B仅提供语音业务。
Mode A基于USB 2.0协议变种,使用适合芯片间互联协议HSIC方式连接。
基于USB通讯设备类(CDC)子协议的ACM和NCM,ACM主要用于处理控制信息,如AT Command;NCM主要用于处理数据业务。在ACM tty设备基础上,基于3GPP MUX协议gsmtty,虚拟出/dev/gsmtty0~63供各种服务使用。
Modem B采用UART+SPI接口的方式连接。Modem的bootloader仅支持两种连接方式,USB或者UART,但是由于AP的限制,无法提供USB接口,所以只能采用UART启动。
但是由于UART速率问题,严重影响Firmware的下载速度。所以添加SPI接口,以加速进程,并在后续通信中使用SPI接口。
下面是Kernel和Hardware关系特写:
案例分析
在介绍了背景之后,着重介绍使用示波器和Firmware下载log进行优化的过程。
初始状态时Modem A下载大概3s,而Modem B只使用UART需要10m左右。
在进行分析之前,了解一下整个Modem B下载流程:使用UART接口下载PSI+EBL;基于SPI接口下载FW+NVM。由于PSI只能以115200速度下载,所以将整个下载流程分为三个阶段:UART-PSI、UART-EBL、SPI。
搞明白整个下载流程组成及其特点,使用下载log查看优化结果,使用示波器分析传输细节,快速迭代(每次开机都会下载),下面是分析流程:
UART 115200+SPI 5M with confirm packet
这种情况整个流程耗费时间为:49.41=5.66+7.93+35.82。
多亏高阶示波器,支持四通道,高分辨率,抓取更长时间波形。可以看到开始下载的总体波形,还可以截取一段详细分析每一帧的周期。
不但可以从宏观上优化整个下载流程,还可以进入每一帧细节找到问题点。
用示波器分析发现SPI下载在4-5之间浪费了不少时间。check代码发现这时下载流程存在一个confirm packet,这是为了确保下载完整性的措施。但是在这时候可以适当忽略。
UART 921600+SPI 5M without confirm packet
在将UART速率提高到921600,并且忽略confirm packet之后,耗费时间变成:35.87=5.23+7.27+23.37
将忽略confirm packet的波形和未忽略对比可以发现,每一帧节省了11.33-7.198=4.132ms。进SPI下载就节省了12.45=35.82-23.37秒。
由上图可知1~2之间的等待时间过长,需要优化。
优化SRDY延时
在对SRDY进行优化后,发觉1~2缩短了接近2ms。
修复EBL速率bug
计算后发现EBL使用115200和921600并没有明显提升,原来是EBL的一个bug。并没有时间按照设置进行配置UART。在修改了EBL速率配置问题后,得到了明显提升。
对比下面两次下载,发现EBL下载明显得到改善:5.99(s)=7.32-1.33。
优化psi大小
由于psi速率最慢,因此去掉不必要模块,优化代码空间尤其重要。优化了5.4-3.74=1.66(s)。
SPI 12.5MHz
在使用了SPI 12.5MHz速率之后,SPI下载部分节省了7.34(s),致使整个下载流程下降到13.5s。这已经大概在接受范围之内了。
SPI 25MHz
再将SPI速度提高极限之后,整个下载流程下降到11.3s。
使能I/D-Cache功能
在将之前措施(修复EBL 921600速率、裁剪PSI、极速SPI 25MHz、I/D-Cache)都使用之后,整个下载流程达到9.6s。
这个结果已经基本能满足使用需求了。
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