CN101593218A - 芯片维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芯片维护方法，包括：软件追踪模块和硬件追踪模块配合将芯片输出的调试数据以及输出调试数据的时间存储至随机存储器和/或闪存器中；在需要对芯片进行维护时，根据随机存储器和/或闪存器中存储的调试数据进行维护。通过上述技术方案，能够减少原有系统的开销，使得还原的系统更接近真实系统，并且，能够帮助设计人员更有效地理解和分析系统的整个过程、更快地定位问题，节省了设计人员的工作量，提高了工作和开发的效率。

Description

芯片维护方法

技术领域

本发明涉及通信领域，并且特别地，涉及一种芯片维护方法。

背景技术

目前，通讯系统的相关芯片包括系统侧和终端侧芯片两种，这两种芯片通常比较复杂，一般设计成片上系统芯片，既包括硬件的设计，也包括系统的设计。

片上系统芯片系统比较庞大，它的设计与调试，涉及的模块很多也很复杂，并且，在芯片投片后，在发现错误是，需要通过给软件打补丁的方式来解决，其中，必备参数(例如，大量的经验阈值等)的设置也要根据需要进行不断的更新。

随着嵌入式系统的发展，目前，存在着多种调试方法，但是，归纳起来主要存在以下六种调试方法，包括：存储监控(RomMonitor)方式、存储仿真器(Rom Emulator)方式、插桩(Stub)方式、在线仿真器(In-Circuit Emulator，简称为ICE)方式、片上调试(On-Chip Debugging，简称为OCD)方式、模拟器(Simulator)方式。

这几种方式各不同的优缺点，其中，存储监控方式、存储仿真器方式、插桩三种方式彼此较为类似，主要是通过在目标机上设计一个与目标机软件同时运行的监控程序，并通过它与主机通讯，把目标机的运行信息上传给主机端来实现的，从而达到调试的目的，这种调试方法简单实用，功能可扩展性很强，但是，调试时需要占用大量的目标机系统资源，并且，通讯过程占用系统时间长，导致调试环境与真实系统的运行环境有一定的差异，使用这种方式的开发功能强大的、具有良好的监控程序有一定的难度；

ICE调试方式功能强大，不占用系统资源，但是，一种芯片需要对应一种ICE仿真器，而ICE仿真器的价格昂贵，从而导致这种调试的开发成本很高；

OCD调试方式是目前比较常用的一种方法，其功能与ICE方式接近，基本不占用系统资源，调试环境与系统真实运行环境基本相同，并且，价格比ICE仿真器便宜得多，但是，它的功能和性能要受到仿真器和主机端调试器的约束，在拥有良好高效的仿真器和调试器的情况下才能发挥其应有的优点。而目前的通讯芯片中的DSP处理器自带的调试器使用不方便、界面不友好、速度慢、调试效率低，使得其USB型的仿真器发挥不到一般水平，因此OCD调试方式的使用通常会收到很大限制。

模拟器调试是一种指令级的模拟调试方式，它不需要真正的目标机，完全在主机上进行相应的软件调试，但是，它只适合于前期的开发，功能有限，并不支持复杂的调试，而且，被调试程序的时间特性差，和真实运行环境的差别也很大。

对升级支持来说，大部分的调试器和仿真器都支持程序下载到目标机的功能，但是，它们一般只适用在调试开发过程中，是单个调试人员的行为。在嵌入式系统通讯芯片投片批量生产时和后期维护时，因此需要多线程程序升级支持的工具，使得升级操作能够批量进行，节约上市的时间。

然而，针对上述嵌入式系统芯片调试和升级技术存在的种种问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种芯片维护方法，以解决相关技术中无法对芯片进行高效维护的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种芯片维护方法。

根据本发明实施例的芯片维护方法包括：软件追踪模块和硬件追踪模块配合将芯片输出的调试数据以及输出调试数据的时间存储至随机存储器和/或闪存器中；在需要对芯片进行维护时，根据随机存储器和/或闪存器中存储的调试数据进行维护。

其中，上述软件追踪模块和硬件追踪模块配合将调试数据和时间存储至随机存储器和/或闪存器中的处理具体可以为：软件追踪模块和硬件追踪模块配合将调试数据和时间存储至随机存储器中；在芯片的系统空闲时、或响应于外部指令，软件追踪模块将调试数据和时间从随机存储器中读出并发送给芯片的微处理器；微处理器将接收到的调试数据和时间存储至闪存器中。

具体地，软件追踪模块和硬件追踪模块配合存储调试数据和时间是指：由软件追踪模块收集芯片输出的调试数据，由硬件追踪模块锁存调试数据的时间并缓存调试数据，之后，由硬件追踪模块讲调试数据和锁存的时间存储至随机存储器和/或闪存器中。

其中，上述硬件追踪模块和/或微处理器存储的调试数据可以包括以下至少之一：调试数据对应的任务标识、调试数据的信息动作标识、调试数据的信息数据。

其中，上述硬件追踪模块和/或微处理器存储的时间可以包括以下至少之一：调试数据的系统帧号、调试数据的码片号。

此外，在将上述调试数据和时间存储至随机存储器和/或闪存器中之后，可以进一步包括：芯片的微处理器将存储的调试数据和时间传输至调试分析与升级支持机；调试分析与升级支持机将其接收的调试数据和时间保存在文件中。

其中，对芯片进行维护的处理具体可以为：分析文件中存储的调试数据以确定存在异常的调试数据、或者通过确定芯片出现异常的时间及相应的调试数据以定位芯片的故障；根据定位的故障对芯片的系统进行升级和/或参数更新。

其中，对系统进行升级的处理具体可以为：微处理器将修复故障后的代码存储至闪存器中；复位系统，微处理器将代码从闪存器转存至双口随机存储器；芯片的数字信号处理器运行双口随机存储器中的代码。

其中，对系统进行参数更新的处理具体可以为：微处理器将修复故障后的代码存储至闪存器中；微处理器通知芯片的数字信号处理器需要进行参数更新，并将新的参数通知给数字信号处理器；数字处理器利用新的参数运行。

通过本发明的上述技术方案，能够减少原有系统的开销，使得还原的系统更接近真实系统，并且，能够帮助设计人员更有效地理解和分析系统的整个过程、更快地定位问题，节省了设计人员的工作量，提高了工作和开发的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的芯片维护系统的系统示意图；

图2是根据本发明实施例的片上系统芯片总体构架的示意图；

图3是根据本发明实施例的芯片维护方法的流程图；

图4是根据本发明实施例的芯片维护方法的调试追踪数据流的示意图；

图5是根据本发明实施例的芯片维护方法的系统程序升级数据流的示意图；

图6是根据本发明实施例的芯片维护方法的参数更新数据流的示意图；

图7是根据本发明实施例的硬件追踪模块的存储结构示意图；

图8是根据本发明实施例的芯片维护方法的实例1和实例2的信令流程图。

具体实施方式

方法实施例

图1是根据本发明实施例的芯片维护系统的系统示意图，如图1所示，芯片维护系统由通讯片上系统芯片101、调试分析与升级支持机102、接口103组成，其中，是通讯片上系统芯片101具体可以为手机基带芯片，调试分析与升级支持机102可以是普通的台式计算机，接口103是片上系统芯片101和调试分析与升级支持机102传送调试数据和程序文件的通道，并且该接口可以是串口，也可以是USB、局域网接口等，优先地，可以根据实际的系统已有的接口来决定。

图2示出了带有硬件追踪模块的通讯片上系统芯片的总体架构。如图2所示，带有硬件追踪模块的通讯片上系统芯片包括：嵌入式处理器(例如，可以是通常所使用的ARM处理器)201；总线202，用于连接片上系统芯片内部各模块；双口随机存储器(DPRAM)203，用于实现双核处理器之间的通讯，是公共模块；嵌入式处理器(例如，可以是数字信号处理器(DSP))204；硬件追踪模块205；时钟模块206；通讯系统的其它模块207；总线208，用于实现硬件追踪模块对时钟模块进行锁存；总线209，为时钟模块传送锁存时间信息的数据线；闪存器(FLASH)210。

此外，硬件追踪模块是可以由ASIC实现，也可以由现场可编程门阵列(FPGA)实现，软件(是指运行于DSP上的物理层软件，在后面的描述中，如果在没有特殊说明的情况下，都是指该软件)的追踪调试信息能写入其中，并且，在软件写入时，它能自动将时钟模块的时间信息加入到追踪调试信息中，并保存下来。

嵌入式处理器是通讯片上系统芯片中的软件(包括ARM端的软件和DSP端的软件)运行的载体，包括普通微处理器(即，ARM)和专用于数字信号处理的处理器(即，DSP)。时钟模块在的通讯系统起到在网络侧和终端侧进行同步的作用。

在本实施例中，提供了一种芯片维护方法，图3是根据本发明实施例的芯片维护方法的流程图。需要说明的是，需要按照图1和图2所示，将系统连接好，并确定系统开始上电工作。

如图3所示，根据本发明实施例的芯片维护方法包括：

步骤S302，软件追踪模块和硬件追踪模块配合将芯片输出的调试数据以及输出调试数据的时间存储至随机存储器和/或闪存器中；其中，上述硬件追踪模块和/或微处理器存储的调试数据可以包括以下至少之一：调试数据对应的任务标识、调试数据的信息动作标识、调试数据的信息数据。并且，硬件追踪模块和/或微处理器存储的时间可以包括以下至少之一：调试数据的系统帧号、调试数据的码片号；具体的存储格式可如图7所示，通过这种存储格式，能够使存储的内容准确快速地解析并显示，使得调试维护非常友好。

在上述步骤中，也就是说，在硬件追踪模块在写入追踪调试数据的同时，自动锁存时钟模块的时间信息，并将时间信息附加在调试数据的尾部，保存在RAM中。

步骤S304，在需要对芯片进行维护时，根据随机存储器和/或闪存器中存储的调试数据进行维护。

在步骤S302中，软件追踪模块和硬件追踪模块配合将调试数据和时间存储至随机存储器和/或闪存器中的处理具体可以为：软件追踪模块和硬件追踪模块配合块将调试数据和时间存储至随机存储器中；在芯片的系统空闲时、或响应于外部指令，软件追踪模块将调试数据和时间从RAM中读出并发送给ARM处理器；ARM处理器将接收到的调试数据和时间存储至FLASH存储器中。

具体地，软件追踪模块和硬件追踪模块配合存储调试数据和时间是指：由软件追踪模块收集芯片输出的调试数据，由硬件追踪模块锁存调试数据的时间并缓存调试数据，之后，由硬件追踪模块讲调试数据和锁存的时间存储至随机存储器和/或闪存器中。

此外，在步骤S302之后，可以进一步包括：芯片的微处理器将存储的调试数据和时间传输至调试分析与升级支持机；调试分析与升级支持机将其接收的调试数据和时间保存在文件中。有两种情况，一是在正常调试下：在第二步的时候，直接把上传的调试信息上传给主机端调试分析和升级支持机(ANALYSER)来分析，以掌握DSP运行的状态；二是在DSP死机跑飞的情况下：通过ARM处理器把存储在FLASH和存储在硬件追踪模块中的调试数据读出并通过接口输出到调试分析与升级支持机。调试分析与升级支持机将数据保存在文件中，并根据需要可以将部分数据实时显示出来。

其中，在步骤S304中，对芯片进行维护的处理具体可以为：分析文件中存储的调试数据以确定存在异常的调试数据、或者通过确定芯片出现异常的时间及相应的调试数据以定位芯片的故障；根据定位的故障对芯片的系统进行升级和/或参数更新。

图4示出了进行调试数据流追踪的示意图。如图4所示，调试数据流的追踪需要通过以下模块来完成：硬件追踪模块401；时钟模块402；总线403，用于连接片上系统芯片内部各模块；嵌入式处理器(即，DSP处理器)404，可以用作软件追踪模块；DPRAM 405；嵌入式处理器(即，ARM处理器)406；FLASH 407；接口408；数据分析与升级支持机409；输出装置410；通过上述模块最终输出分析的结果411。

具体而言，应该首先打开采集到的追踪数据文件，逐条处理文件中的数据记录，根据对已有的ID、信息数据和时间数据的格式定义，对追踪调试数据进行解析转换。并且，根据转换的数据对数据进行特定的分析，并进行统计，输出并显示。然后，设计人员通过显示的操作内容含义，对系统的整个工作过程进行分析，并帮助定位系统的问题所在。

其中，在步骤S304中，对系统进行升级的处理具体可以为：ARM处理器将修复故障后的代码存储至FLASH存储器中；复位系统，ARM处理器将代码从闪存器转存至双口随机存储器(DPRAM)；芯片的数字信号处理器运行DPRAM中的代码。

如图5所示，在进行系统升级时，具体涉及以下模块：数据分析与升级支持机501；数据分析与升级支持机的接口502；ARM处理器503；总线504，用于连接内部各个模块或装置；FLASH 505；双口RAM(即，DPRAM)506；DSP 507。

也就是说，首先调试分析和升级支持机把更新后的代码可执行文件通过接口下载到ARM处理器处，通过ARM处理器接收文件并存储到FLASH中。然后，复位整个芯片系统，此时，ARM处理器开始运行，并把存储在FLASH中的可执行代码读出下载到ARM处理器和DSP处理器之间的DPRAM中，控制DSP开始运行，其上的BOOT模块接收DPRAM中的程序并搬运到内部指令空间，然后跳到该处执行新的指令。

其中，在步骤S304中，对系统进行参数更新的处理具体可以为：微处理器将修复故障后的代码存储至闪存器中；微处理器通知芯片的数字信号处理器需要进行参数更新，并将新的参数通知给数字信号处理器；数字处理器利用新的参数运行。

具体地，如图6所示，其中，包括：数据分析与升级支持机601；接口602；RAM处理器603；总线604，用于连接内部各个模块或装置；FLASH 605；双口RAM(即，DPRAM)606；DSP 607。

也就是说，在调试分析和升级支持机把更新后的代码可执行文件通过接口下载到ARM处理器处，通过ARM处理器接收文件并存储到FLASH中后，ARM处理器下发消息给DSP，通知其要更新相应的参数，在两者准备好后，ARM处理器下发新的参数数据，DSP接收参数数据，并进行解析，然后分发给需要该参数的相应的模块。最后，DSP开始使用新的参数运行。

下面，结合附图，对上述技术方案进行详细说明。由于本发明使用的情况很多，下面，重点结合死机跑飞情况的实施例和系统内存使用情况的调试统计与分析的实施例对上述技术方案进行说明。

3G终端芯片是基于3G协议标准的终端片上系统芯片，片上系统芯片内由ARM处理器、ZSP DSP、以及专门用于通讯处理的硬件加速器等模块组成。由于用于ARM处理器的设计方法和工具比较成熟，其开发调试工具ADS1.2、AXD DEBUGGER以及仿真器Multi-ICE等都具有很好的实用性，设计开发程度相对比较简单，所以，因此，在下面描述具体实例的过程中，始终认为ARM端是功能完整并不会出错的。在下文中，如果不做特别说明，所说的软件都是指运行于ZSP上的软件。然而，在ZSP处理器上设计软件，由于其开发工具(ZSP IDE)还很不成熟，使用也非常不方便，加上ZSP上运行的软件是物理层的软件，规模比较大，复杂性较高，对整个系统具有举足轻重的作用，所以需要自己设计辅助调试工具，方便开发调试。

可选地，系统中可采用OSEck的实时操作系统，OSEck自带有ERROR HANDLER功能，只要实现该功能函数，就可以将系统中出现错误任务号、函数号和错误号等都记录下来，并且OSEck还具有HOOK功能，通过实现HOOK功能函数就可以收集到内存的使用情况、任务切换、消息流的走向、任务和内存池的创建与销毁等信息。

然而，在系统中专门设计了运行在ZSP上的软件TRACE模块和硬件加速器中的TRACE硬件模块以及运行在PC上的ANALYSER。TRACE硬件模块中的RAM结构示意图如图7所示，每项数据有5个WORD，分别存放任务ID、信息动作ID、信息数据和时间信息的系统帧号、码片号，其数据深度为1024，即，可以保存1024条调试追踪数据项。其具体的追踪调试数据流的处理过程在之前已经参照图4所示进行了描述，这里不再重复。

实例1

当系统出现死机跑飞现象时，很难从调试器本身获得调试信息。可以利用追踪工具TRACE来进行问题的定位。由于采用了实时操作系统，所以能够将问题定位到具体任务的具体函数，将查找范围缩小，能减少查找时间，提高查找效率，图8示出了其处理过程。

在实际应用中，具体处理包括以下步骤：

1，如图1和图2所示，连接好系统；

2，系统开始上电工作；

3，软件TRACE模块将追踪到的调试信息按照硬件追踪模块RAM的结构进行相应项的填写；

4，硬件TRACE模块在写入对象ID时，自动锁存时钟模块的时间信息，系统帧号位置存放系统帧号SFN，码片号位置存放码片计数值；

5，存放RAM的地址指针自动加一，下一次存放到下一位置；

6，在系统空闲的时候，TRACE软件读取存储在TRACE硬件中的调试信息并传送到DPRAM中，然后ARM端接收DPRAM中的调试信息数据，转存于外设FLASH存储模块中；

7，重复以上的过程，直到系统出现问题，由于跑飞掉而死机。此前系统会通过ERROR HANDLER将当前的任务号、函数号和错误号记录到硬件追踪模块中(当然，这需要系统各模块有完善的错误编码、函数编码及错误触发机制)；

8，重选启动ZSP DSP和ARM处理器，利用DMA将TRACE硬件模块保存在RAM中的调试信息数据和存储在FLASH中的调试信息数据通过通讯接口输出到PC机的ANALYSER中，并保存在文件中；

9，用ANALYSER来分析文件中的数据，还原系统死机跑飞前的运行场景，找出最后系统运行的最后一个任务的哪个函数，以及错误的原因(通过错误号来知道)。

至此，错误的最终定位就非常容易了，那么就可以进行相应的程序修改完善，而后就可以进行系统升级了。

实例2

在正常调试情况下，系统内存的使用情况是一个非常重要的关注因素，它是系统死机的根源之一。由于在嵌入式系统中，内存总量往往非常有限，所以各个模块应该合理的安排使用内存，并且在使用完相应内存后，必须释放。下面结合图8对内存使用情况进行分析。

在本实例中的处理步骤如下：

1，如图1和图2所示，连接好系统；

2，系统开始上电工作；

3，软件TRACE模块将追踪到的调试信息按照硬件追踪模块RAM的结构进行相应项的填写。此时，HOOK功能中的ALLOC_HOOK和FREE_HOOK两个函数会把当前系统的所有发生内存申请和释放信息记录到RAM中，并且把内存申请释放的相应模块任务号和信息动作号写入RAM中；

4，硬件TRACE模块在写入对象ID时，自动锁存时钟模块的时间信息，系统帧号位置存放系统帧号SFN，码片号位置存放码片计数值；

5，存放RAM的地址指针自动加一，使得下一次在下一位置进行存放；

6，在系统空闲的时候，TRACE软件读取存储在TRACE硬件中的调试信息并传送到DPRAM中，然后ARM端接收DPRAM中的调试信息数据，并通过通讯接口把调试信息数据转传给主机端的ANALYSER；

7，主机端ANALYSER接收上传的调试信息，然后根据先前的信息组合方式进行解析。由于解析出来的调试信息包括内存的使用、消息流的走向、任务的调度切换、任务和内存池的创建与销毁、系统错误的发现与记录、中断信息和读写硬件等信息，此时，可以通过单独查看当前关注的内存使用情况信息的选项，通过时间先后关系，分析统计系统各个模块任务使用内存的情况，并可以很快定位出当前哪个模块任务还在使用哪部分内存，以及哪个模块任务很长时间或者一直都没有释放哪部分内存等，并还可以借助条形图来统计分析；

8，重复以上的过程，统计相当一段时间(例如，预定的时间段)，便可以得到一个非常有用的系统内存使用情况信息，为调整优化内存分配提供了很好的帮助。

至此，整个系统内存使用情况分析完成。本领域的技术人员应当理解，其它调试信息，例如，消息流的走向、任务的调度切换、任务和内存池的创建与销毁、系统错误的发现与记录、中断信息和读写硬件等的分析过程均与上述过程类似，这里不再一一重复描述。

综上所述，借助于本发明的技术方案，通过根据需要分批次的对调试中需要的数据进行采集，能够减少原有系统的开销，使得还原的系统更接近真实系统；并且，在记录追踪调试数据的同时，能够自动将通讯系统中非常重要的系统时间信息保存下来，经过系统的自动分析，帮助设计人员更有效地理解和分析系统的整个过程、更快地定位问题，节省了设计人员的工作量，提高了工作和开发的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种芯片维护方法，其特征在于，包括：

软件追踪模块和硬件追踪模块配合将芯片输出的调试数据以及输出所述调试数据的时间存储至随机存储器和/或闪存器中；

在需要对所述芯片进行维护时，根据所述随机存储器和/或所述闪存器中存储的所述调试数据进行维护。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软件追踪模块和硬件追踪模块配合将所述调试数据和所述时间存储至所述随机存储器和/或所述闪存器中的处理具体为：

所述软件追踪模块和所述硬件追踪模块配合将所述调试数据和所述时间存储至所述随机存储器中；

在所述芯片的系统空闲时、或响应于外部指令，所述软件追踪模块将所述调试数据和所述时间从所述随机存储器中读出并发送给所述芯片的微处理器；

所述微处理器将接收到的所述调试数据和所述时间存储至所述闪存器中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述软件追踪模块和所述硬件追踪模块配合存储所述调试数据和所述时间是指：由所述软件追踪模块收集所述芯片输出的所述调试数据，由所述硬件追踪模块锁存所述调试数据的所述时间并缓存所述调试数据，之后，由所述硬件追踪模块讲所述调试数据和锁存的所述时间存储至所述随机存储器和/或所述闪存器中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件追踪模块和/或所述微处理器存储的所述调试数据包括以下至少之一：所述调试数据对应的任务标识、所述调试数据的信息动作标识、所述调试数据的信息数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件追踪模块和/或所述微处理器存储的所述时间包括以下至少之一：所述调试数据的系统帧号、所述调试数据的码片号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述调试数据和所述时间存储至所述随机存储器和/或所述闪存器中之后，进一步包括：

所述芯片的微处理器将存储的所述调试数据和所述时间传输至调试分析与升级支持机；

所述调试分析与升级支持机将其接收的所述调试数据和所述时间保存在文件中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述芯片进行维护的处理具体为：

分析所述文件中存储的所述调试数据以确定存在异常的调试数据、或者通过确定所述芯片出现异常的时间及相应的调试数据以定位所述芯片的故障；

根据定位的所述故障对所述芯片的系统进行升级和/或参数更新。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述系统进行升级的处理具体为：

所述微处理器将修复所述故障后的代码存储至所述闪存器中；

复位所述系统，所述微处理器将所述代码从所述闪存器转存至双口随机存储器；

所述芯片的数字信号处理器运行所述双口随机存储器中的所述代码。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述系统进行参数更新的处理具体为：

所述微处理器将修复所述故障后的代码存储至所述闪存器中；

所述微处理器通知所述芯片的数字信号处理器需要进行参数更新，并将新的参数通知给所述数字信号处理器；

所述数字处理器利用所述新的参数运行。

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