CN104750603B - 一种多核dsp软件仿真器及其物理层软件测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多核DSP软件仿真器及其物理层软件测试方法，包括：通过调试应用程序接口同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；根据预设需求依次为每个模拟器配置私有内存和外部内存，并将共享内存映射到每个模拟器的私有内存，以实现模拟器对共享内存的访问；调试应用程序接口的观测器接口检测指定的内存区域，当DSP访问这片内存时，观测器调用回调函数，在回调函数中通过调试应用程序接口的信号管理接口触发核间中断，以实现多核间的事件级同步。此外，通过测试脚本的方式引入外部事件和协议栈的高层消息原语，通过测试脚本的方式模拟射频数据，实现物理层软件的集成测试。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种多核DSP软件仿真器及其物理层软件测试方法。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，移动终端芯片的软硬件复杂度也在随之不断提高。单核心架构所提供的计算能力已经难以满足物理层协议栈的需要，很多移动终端物理层开始采用多核心架构，也就是用多个DSP核（处理器）协同完成物理层的功能。多核DSP方案具有很好的灵活性和扩展性，但是也给物理层软件的测试增加了复杂度。因为在软件硬件并行开发的流程中，硬件开发完成并回片之前，需要对软件进行充分的验证，以缩短研发周期。这个时候，就迫切需要一个软件仿真器，用于模拟多核DSP处理器的行为，以代替实际的芯片及单板，对物理层软件进行验证。
目前，多核DSP软件仿真器及基于该仿真器的测试方法有以下几种：
（1）利用DSP开发套件里的simulator（模拟器）来对物理层软件进行测试。DSP核设计公司提供的Simulator虽然可以模拟DSP的指令集和pipeline（传输途径），甚至可以从时钟精度上模拟对不同属性内存的访问，但是它只能模拟单核，不能模拟多核的并行运行。在用simulator进行测试时，只能把原本部署在多个核上的任务都放在一个核上运行，这样不仅增加了移植代码的工作量，还无法测试核间交互、同步的过程。
（2）将物理层协议栈运行所依赖的实时操作系统移植到PC机上，并在windows上模拟MAC（Media Access Control）模块以及RLC（Radio Link Control）模块，这样，就可以在PC机上对物理层的功能进行测试。但是按照这样的方法建立模拟器，工作量非常大，而且物理层依赖于DSP核实现的功能无法在该模拟器上进行测试，如大量负载的算法模块等等。
（3）用ESL来建立多核仿真器，并用它来验证物理层软件。基于SYSTEM C的ESL是一种建模语言，其本身是用来对硬件逻辑进行验证的。如果用它来对多核DSP进行抽象和建模，本身就要花去很大人力和时间，而且在建模完成之后，还要对模型的正确性进行充分的验证，在开发周期较短、人力资源较为紧张的项目中，这种方法并不可取。
（4）使用寄存器传输级（register-transfer level，RTL）的DSP软核以及加速器模型来建立多核仿真器，并通过脚本来控制整个测试流程。该方法中，RTL级DSP软核负责运行物理层源码，在启动后，从测试用例库中提取测试脚本，并启动加速器。测试脚本中集成了高层待下发的消息原语，以及模拟的射频数据。这样，就可以按照测试脚本完成对特定模块或者功能的测试了。但是这种方法虽然可以利用现成的DSP软核，减少了部分工作量，但是仍然需要用RTL来完成外设的仿真，以及核与核之间、核与外设之间的互连，并且该方法缺乏可扩展性，如果要根据测试者的需求定制或者增加仿真器的功能，则较为困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多核DSP软件仿真器及其物理层软件测试方法，可以快速的建立多核DSP软件仿真器，且建立该仿真器的工作量小，成本低，快速高效；通过测试脚本输入外部事件和通过测试脚本的方式模拟射频数据，非常适用于物理层软件的集成测试，有效的缩短物理层软件的研发周期。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多核DSP软件仿真器，包括：
N个核，所述N个核包括相应数量的模拟器，N是大于等于2的正整数；
通过一调试应用程序接口同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；通过一Win32进程管理接口创建共享内存，并实现多核之间的通信。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，还包括远程调试服务端，通过链接一调试器，实现在线调试。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，所述调试器和所述远程调试服务端之间采用TCP/IP协议进行通信。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，还包括测试脚本，通过引入测试脚本以实现物理层软件的集成测试。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，所述测试脚本包括若干个事件、每个事件触发的起始时间和每个事件之间的时间间隔。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，还包括射频数据，所述射频数据被写入所述测试脚本。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，还包括跟踪日志模块，用于实时跟踪测试用例的执行情况。
优选的，在所述的多核DSP软件仿真器中，还包括连接加速器C模型，用于实现物理层的复杂算法。
相应的，本发明还提供一种基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，使用所述的多核DSP软件仿真器，包括：
通过调试应用程序接口同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；
根据预设需求依次为每个模拟器配置私有内存和外部内存，并将共享内存映射到每个模拟器的私有内存，以实现模拟器对共享内存的访问；
调试应用程序接口的观测器接口检测指定的内存区域，当DSP访问这片内存时，观测器调用回调函数，在回调函数中通过调试应用程序接口的信号管理接口触发核间中断，以实现多核间的事件级同步。
优选的，在所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法中，还包括步骤：读取测试脚本，将所述测试脚本中的外部事件导入指定的内存区域。
优选的，在所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法中，所述测试脚本包括若干个事件、每个事件触发的起始时间和每个事件之间的时间间隔。
优选的，在所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法中，，还包括步骤：建立远程调试服务端进程；所述远程调试服务端接收调试器的指令，根据所述指令执行相应的操作；并将所述执行的结果反馈至所述调试器。
优选的，在所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法中，，所述调试器和所述远程调试服务端之间采用TCP/IP协议进行通信。
本发明提供的多核DSP软件仿真器及其物理层软件测试方法，具有以下有益效果：使用本发明可以快速的建立多核DSP软件仿真器，开发工作量小，成本低，快速高效。模拟多核DSP处理器的工作情况，实现多核的并行运行，实现不同核之间的通信和交互，成功的解决当前大多数DSP公司的Simulator不能模拟多核运行的问题。此外，通过测试脚本输入外部事件和通过测试脚本的方式模拟射频数据，非常适用于物理层软件的集成测试，有效的缩短研发周期。
附图说明
图1是本发明实施例的多核DSP软件仿真器的示意图；
图2是本发明实施例核间通信的示意图；
图3是本发明实施例的测试脚本的示意图；
图4是本发明实施例多核并行运行控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的多核DSP软件仿真器及其物理层软件测试方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，其是本发明多核DSP软件仿真器的示意图。如图1所示，本发明提供一种多核DSP软件仿真器，并基于多核DSP软件仿真器提供其物理层软件测试方法。
所述多核DSP软件仿真器包括三层，是镜像层、软仿层和控制层。其中，
最底层为镜像层，在镜像层中有N个镜像文件11。
中间层为控制层，在软仿层中有仿真的处理器包含N个核，所述N个核包括相应数量的模拟器12（simulator），N是大于等于2的正整数。也就是说多有少个核就对应包含多少个模拟器12。所述镜像文件11是在与之相对应的所述模拟器12上运行的二进制代码，所述二进制代码可以通过C语言或者相关指令集的汇编语言编写，并通过DSP相应的工具链编译生成。特别的，所述模拟器12实际上是一个进程，可以模拟运行特定核的指令集，并可以模拟该核的私有内存。核与核之间通过共享内存的方式进行数据交互。
在本发明一个优选的实施例中，所述控制层中还有加速器的C模型13，与所述模拟器12相连，一个模拟器12可以连接一个或多个加速器的C模型13，以模拟更为复杂的功能，比如物理层的编解码过程。
最上面的一层为控制层，在控制层中包括调试应用程序接口（Debug API）14和与所述调试应用程序接口（Debug API）14相连的Win32进程管理接口。利用调试应用程序接口（Debug API）14和Win32进程管理接口（图中未示出）实现整个仿真器内部的调度。通过所述Debug API14同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；通过Win32进程管理接口创建共享内存，并实现多核之间的通信。
为了方便用户对软件进行调试，在控制层之外，本发明还建立了一个程调试应用程序服务端（remote debug sever），用于和一外部调试器（debugger）建立连接，所述debugger和remote debug sever之间采用TCP/IP协议进行通信。debugger的命令如运行、停止、单步等，通过remote debug sever解析并转发给控制层，控制层利用Debug API控制simulator执行debugger的命令，并将执行结果返回给debugger。
进一步在对物理层软件进行集成测试时，测试用例往往需要外部事件的驱动，例如，解扰解扩的执行便需要帧中断的驱动，测量的执行也需要等待高层下发的测量命令。因此，在本发明的一个优选的实施例中，通过编写一定格式的测试脚本，在测试脚本中描述测试过程中要引入的外部事件，所述外部事件包括若干个事件、每个事件触发的起始时间和每个事件之间的时间间隔。
另外，测试物理层数据面的流程时需要射频数据，在本发明的一个优选的实施例中，将要用到的射频数据写入所述测试脚本，软件仿真器在启动时读取脚本中的射频数据，并将其导入共享内存中。用例在执行的过程中读取共享内存中的射频数据，再经过流程的处理，根据处理结果判断测试用例执行的正确与否。
进一步的，为了实时的跟踪测试用例的执行情况，在本发明的一个优选的实施例中，通过在控制层之外建立一个跟踪日志模块（trace log），与所述调试应用程序接口14相连。代码在执行的过程中，将必要的信息如消息原语、错误码等记录到特定的循环buffer中，在需要导出时，调用相应的接口通知多核DSP软件仿真器，多核DSP软件仿真器便会将循环buffer中的数据格式化并输出到log文件中。这样，用户通过trace log，便可对测试用例的执行情况进行分析，快速定位代码中存在的bug。
下面具体描述基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，本实施例以多核DSP软件仿真器中包含三个核为示例，并在该DSP软件仿真器上进行物理层软件的测试。
在初始化阶段，使用Debug API中的DbgSession API创建三个核，即三个XC4210的simulator进程，并实现多核的指令级同步。
如图2所示，建立主循环，在循环中向一个核发送开始信号，该核执行完一个cycle之后返回完成信号。主循环等待并收到完成信号之后，挂起该核，再向其他核发送开始信号，不断重复此过程。在该步骤中，完成了核间指令级同步，也就是无论各个核由统一的时钟驱动，或者运行在不同的时钟频率下，都要最大程度的模拟并行的情况。Debug API提供了运行接口，可以使simulator只运行一个cycle，这样，对于各个核时钟频率相同的情况，可以使每个核轮流运行一个cycle，如此无限循环下去；对于各个核时钟频率不同的情况，则为各个核分配相同的时间片，每个核运行自己时间片内相应的cycle数，然后将运行的权利交给下一个核，如此无限循环。
创建simulator进程之后，使用Debug API中的MemoryAPI（内存映射接口）分别配置三个模拟器的内存属性，根据预设需求为其指定不同大小的私有内存以及外部内存。
接着，Win32进程管理接口创建共享内存，这样，三个模拟器便可以在windows的同步/互斥机制支持下使用这片内存区域进行通信。同时Debug API中的MemoryAPI将所述共享内存映射至三个核自己的地址空间，这样，三个模拟器就可以通过访问这段地址空间实现核间的数据共享。
进一步，使用Debug API中的Core API（核接口）为三个模拟器加载对应的镜像文件。
进一步，如图3所示，完成核间事件级同步。为三个核的私有内存进行划分，划分为memory 0、memory 1和memory 2，并映射该片内存为“外设”寄存器，使用Debug API中的Resource API建立监测器，监测这部分内存，即memory 0、memory 1和memory 2；当DSP访问到指定的内存区域时，假设当访问到memory 0时，回调函数将被调用，观测器接口调用回调函数，在回调函数中,根据被访问的内存信息，即memory 0，使用Debug API中的SignalAPI（信号管理接口），触发相应核的中断，以实现多核间的事件级同步。
核间事件级同步，是指一个核内任务的执行条件是等待另一个核事件的到达，这样两个核协同完成某个流程或者功能。一个核事件完成后，如何通知对方，即核间通信。处理器硬件内部通常采用核间中断、IPC、硬件信号量等。本实施例利用Debug API提供的观测器接口（Observer API）以及信号管理接口(Signal API)，完成核间通信。
进一步，读取外部测试脚本，将所述测试脚本中的外部事件导入预先划定的内存区域。如图4所示，用户可以在测试脚本中设置每个事件触发的时间，第一个事件在时间0到达，以后的每个事件触发的时间都用与上一次事件触发的时间间隔来表示。多核DSP软件仿真器在启动时读取测试脚本，在执行测试用例的过程中，按照测试脚本的描述，依次触发相应的事件。
进一步，使用Debug API中的执行接口（Execute API），在各个核的指令流水中加入时钟监控，当时钟到达某个特定值时，读取内存区域的数据，并触发相应的行为，比如触发相应核的中断等等。
进一步，创建remote debugger sever进程，该进程监听外部debugger的命令，一旦收到命令并解析之后，根据所述指令执行相应的操作；并将所述执行的结果反馈至所述debugger。所述debugger和所述remote debugger sever之间采用TCP/IP协议进行通信。
基此，本发明本发明可以快速的建立多核DSP软件仿真器，且建立该仿真器的工作量小，成本低，快速高效；通过测试脚本输入外部事件和通过测试脚本的方式模拟射频数据，非常适用于物理层软件的集成测试，有效的缩短物理层软件的研发周期。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (13)
1.一种多核DSP软件仿真器，其特征在于，包括：
N个核，所述N个核包括相应数量的模拟器，N是大于等于2的正整数；
通过一调试应用程序接口同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；通过一Win32进程管理接口创建共享内存，并且核与核之间通过共享内存进行数据交互以实现多核之间的通信。
2.如权利要求1所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，还包括远程调试服务端，通过链接一调试器，实现在线调试。
3.如权利要求2所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，所述调试器和所述远程调试服务端之间采用TCP/IP协议进行通信。
4.如权利要求1所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，还包括测试脚本，通过引入测试脚本以实现物理层软件的集成测试。
5.如权利要求4所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，所述测试脚本包括若干个事件、每个事件触发的起始时间和每个事件之间的时间间隔。
6.如权利要求4或5所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，还包括射频数据，所述射频数据被写入所述测试脚本。
7.如权利要求1所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，还包括跟踪日志模块，用于实时跟踪测试用例的执行情况。
8.如权利要求1所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，还包括连接加速器C模型，用于实现物理层的复杂算法。
9.一种基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，使用如权利要求1-8中任一所述的多核DSP软件仿真器，其特征在于，包括：
通过调试应用程序接口同时建立多个DSP核的模拟器进程，并实现多核的指令级同步；
根据预设需求依次为每个模拟器配置私有内存和外部内存，并将共享内存映射到每个模拟器的私有内存，以实现模拟器对共享内存的访问；
调试应用程序接口的观测器接口检测指定的内存区域，当DSP访问这片内存时，观测器接口调用回调函数，在回调函数中通过调试应用程序接口的信号管理接口触发核间中断，以实现多核间的事件级同步。
10.如权利要求9所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，其特征在于，还包括步骤：读取测试脚本，将所述测试脚本中的外部事件导入指定的内存区域。
11.如权利要求10所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，其特征在于，所述测试脚本包括若干个事件、每个事件触发的起始时间和每个事件之间的时间间隔。
12.如权利要求9所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，其特征在于，还包括步骤：建立远程调试服务端进程；所述远程调试服务端接收调试器的指令，根据所述指令执行相应的操作；并将所述执行的结果反馈至所述调试器。
13.如权利要求12所述的基于多核DSP软件仿真器的物理层软件测试方法，其特征在于，所述调试器和所述远程调试服务端之间采用TCP/IP协议进行通信。
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