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。