[發(fā)明專(zhuān)利]一種軟硬件協(xié)同片上系統(tǒng)診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211225207.X
• 申請(qǐng)日: 2022-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115480976B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田建軍;刁永翔;汪宏志;宮曉淵;王歡;宋曉寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 無(wú)錫眾星微系統(tǒng)技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F11/26
• 分類(lèi)號(hào): G06F11/26;G06F11/22
• 代理公司: 北京動(dòng)力號(hào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11775
• 代理人: 楊潤(rùn)

本發(fā)明提供了一種軟硬件協(xié)同片上系統(tǒng)診斷方法，該方法包括：接收片上系統(tǒng)的硬件Trace數(shù)據(jù)，當(dāng)所述片上系統(tǒng)的CPU在運(yùn)行中檢測(cè)到命令執(zhí)行異常時(shí)，將軟件日志數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存；監(jiān)測(cè)所述軟件日志數(shù)據(jù)的緩存數(shù)據(jù)量，當(dāng)所述緩存數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)定義閾值時(shí)，讀出所緩存的軟件日志數(shù)據(jù)；根據(jù)讀出的所述軟件日志數(shù)據(jù)生成軟件Trace數(shù)據(jù)，并將所述硬件Trace數(shù)據(jù)和所述軟件Trace數(shù)據(jù)輸出到片外進(jìn)行解析。本發(fā)明的方法能夠增強(qiáng)系統(tǒng)問(wèn)題診斷分析能力，提高系統(tǒng)問(wèn)題分析效率并且節(jié)約芯片調(diào)試成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于芯片調(diào)試領(lǐng)域，特別涉及一種軟硬件協(xié)同片上系統(tǒng)診斷方法。

背景技術(shù)

在芯片調(diào)試階段，片內(nèi)數(shù)據(jù)和指令的跟蹤對(duì)于片上系統(tǒng)的診斷是至關(guān)重要的。在片上處理器調(diào)試過(guò)程，需要解決處理器運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤觀測(cè)問(wèn)題。越來(lái)越多的處理器廠(chǎng)商開(kāi)始提供硬件片上Trace即跟蹤功能。片上Trace系統(tǒng)通過(guò)專(zhuān)用硬件設(shè)計(jì)，以非入侵方式實(shí)時(shí)記錄程序執(zhí)行路徑和數(shù)據(jù)讀寫(xiě)等信息，隨后將有效信息壓縮成Trace數(shù)據(jù)流，然后通過(guò)專(zhuān)用數(shù)據(jù)通道傳輸至調(diào)試主機(jī)，最后通過(guò)外部接收工具接收解壓縮Trace數(shù)據(jù)流，恢復(fù)程序運(yùn)行信息以進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和性能分析。常用的兩種片上調(diào)試方法包括軟件日志調(diào)試方法和CoreSight?Trace數(shù)據(jù)分析方法。

其中，軟件日志調(diào)試是指在系統(tǒng)軟件運(yùn)行過(guò)程中，額外加入開(kāi)發(fā)的日志調(diào)試程序，該日志調(diào)試程序隨系統(tǒng)軟件一起運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，對(duì)寄存器狀態(tài)和軟件執(zhí)行或跳轉(zhuǎn)標(biāo)記進(jìn)行日志生成，通過(guò)預(yù)留調(diào)試接口(通常為UART通用異步收發(fā)傳輸器)對(duì)外輸出，由外部工具進(jìn)行接收存儲(chǔ)為文本形式，最后由調(diào)試人員進(jìn)行系統(tǒng)分析和調(diào)試。所述UART是一種異步收發(fā)傳輸器。它將要傳輸?shù)馁Y料在串行通信與并行通信之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。作為將并行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)成串行輸出信號(hào)的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結(jié)上。UART工作原理分為發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程和接收數(shù)據(jù)過(guò)程，具體接口連接方式如圖1所示。發(fā)送數(shù)據(jù)端TX用于連接對(duì)端設(shè)備的接收數(shù)據(jù)端RX。GND為接地端，保證收發(fā)設(shè)備共地，具有統(tǒng)一的參考平面，在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中，空閑狀態(tài)下線(xiàn)路處于高電平；當(dāng)收到發(fā)送數(shù)據(jù)指令后，拉低線(xiàn)路一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間，然后數(shù)據(jù)按低位到高位依次發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，然后發(fā)送奇偶校驗(yàn)位和停止位(停止位為高電平)，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束。而在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中，空閑狀態(tài)下線(xiàn)路處于高電位；當(dāng)檢測(cè)到線(xiàn)路的下降沿即線(xiàn)路電位由高電位變?yōu)榈碗娢粫r(shí)說(shuō)明線(xiàn)路存在數(shù)據(jù)傳輸，按照約定的波特率從低位到高位接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收完畢后，然后接收并比較奇偶校驗(yàn)位是否正確，如果正確，則通知后續(xù)設(shè)備準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)或存入緩存。由于UART傳輸速率較低，在面對(duì)CPU多核復(fù)雜場(chǎng)景下生成的日志信息，可能影響對(duì)外輸出，進(jìn)而導(dǎo)致日志信息即使已經(jīng)正常生成也不能快速無(wú)損地輸出至片外，造成日志記錄丟失，最終影響系統(tǒng)調(diào)試分析。軟件日志程序的開(kāi)發(fā)編寫(xiě)也受到UART傳輸速率的限制，在調(diào)試過(guò)程中還需要反復(fù)修改日志輸出代碼或等級(jí)以控制信息量大小和適應(yīng)輸出帶寬，勢(shì)必造成軟件程序維護(hù)成本過(guò)高和使用便捷性較低。

此外，盡管軟件日志調(diào)試方法可以直觀的記錄反映片內(nèi)寄存器狀態(tài)和軟件預(yù)設(shè)標(biāo)記，幫助測(cè)試人員進(jìn)行系統(tǒng)問(wèn)題大致定位，但是對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題難以進(jìn)行更深層次分析。為支持軟件日志輸出功能，在芯片封裝加工時(shí)還需要保留專(zhuān)用的對(duì)外調(diào)試接口，增加了封裝成本。例如在分析CPU多核協(xié)同工作場(chǎng)景時(shí)，系統(tǒng)軟件本身就較復(fù)雜，再加上額外的調(diào)試程序會(huì)造成整個(gè)軟件復(fù)雜度極大增加。此外，硬件內(nèi)部數(shù)據(jù)流控制和狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)邏輯全部由硬件電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，一旦芯片制造出來(lái)后這些電路就難以更改，而軟件通常難以獲取硬件內(nèi)部狀態(tài)機(jī)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)流等實(shí)時(shí)信息，因此硬件自身設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和不可觀測(cè)性會(huì)極大地增加芯片工作異常的風(fēng)險(xiǎn)。如果芯片工作過(guò)程中出現(xiàn)異常，僅靠典型軟件日志數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件診斷，很有可能出現(xiàn)系統(tǒng)問(wèn)題無(wú)法定位和分析的情況。