CN109902000B - 变速多通道调试追踪系统、方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速多通道调试追踪系统，包括：追踪源模块，用于发送追踪数据；计数器模块，用于发送时间戳信息；缓存模块，用于缓存并输出所述追踪数据和所述时间戳信息。本发明提出的系统，采用同步时钟的先进先出缓存，可同时接收一个或多个数据，输出则仍保持一个数据，具有变速传输的功能；每个数据携带源通道信息，可以将缓存模块中的公共存储器明确标识给相应的数据使用，后续电路可以以此将数据分类进行处理；每次读取操作输出数据的同时输出数据的数目，明确串行输出数据的个数，易于后续电路进行数据处理；输出数据的同时输出反压信号，在多个数据串行输出时，该反压信号用于通知外界不能发起新的读取操作。

Description

变速多通道调试追踪系统、方法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种变速多通道调试追踪系统、方法、设备及存储介质。

背景技术

现有通讯系统的相关芯片通常比较复杂，既包括硬件的设计，也包括软件的设计。芯片上的系统比较庞大，它的设计与调试，涉及的模块比较多，出现故障无法实现及时处理。例如软件跑飞等复杂软件故障，传统的故障追踪方法有两种，一种是利用处理器自带的ICE调试工具，将指令全部记录下来进行分析，这种方法只能将处理器运行的所有指令都记录下来，信息量太大，记录没有重点，对于通讯系统中存在的问题，查找起来不容易；另外，ICE调试工具也非常昂贵。另外一种追踪调试方法，是利用软件，实时将调试信息和通过串口或网口等输送到另外一个处理器(可以是个人计算机)，记录下来以供分析。这里的调试信息，既包括软件中的调试追踪信息，还可以包括通讯系统的运行信息和时间信息。这种方法，可以有针对性地记录信息，但开销太大，速度较慢，对原有系统的运行有一定的影响。并且当软件出现致命性错误的时候，原有信息发生丢失，无法定位问题。

移动芯片中的编解码与系统时间紧密相关，是一个变速处理数据的过程，一般是将系统时间戳和子系统时间戳精准插入在数据之间，最终按一定帧格式输出。但由于系统时间戳只在数据包头出现，子系统时间戳则以一定时间间隔出现在数据包中间，结束符包含该数据包中数据类型信息出现在最后一个数据。这些按一定时间间隔出现的系统时间戳、子系统时间戳、结束符和数据本身，对于同步时钟域内存储单元可视为变速数据输入。

传统的追踪系统只是在系统开始运行时，将系统时间戳和子系统时间戳置于先进先出缓存内，然后存放数据。这种方式并不随着真实第一个数据到来而插入系统时间戳，同时也不会在数据之间插入子系统时间戳。这种适用于现有先进先出缓存的设计仅能保证数据有时间戳信息，但该时间戳信息并不准确。另外，数据可能来自不同的信息源，需要对其进行标识，以便后续进行打包处理。现有的先进先出缓存设计只提供公共存储区域，并不标识信息来源，从而需要多块先进先出缓存并行处理多通道信息，同样功能的先进先出控制逻辑重复，导致芯片面积增大。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种变速多通道调试追踪系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种变速多通道调试追踪系统，包括：

追踪源模块，用于发送追踪数据；

计数器模块，用于发送时间戳信息；

缓存模块，用于缓存并输出所述追踪数据和所述时间戳信息。

在本发明的一个实施例中，所述时间戳信息包括系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述缓存模块包括：

写入单元，用于并行写入所述追踪数据和所述时间戳信息；

读取单元，用于串行输出所述追踪数据或所述时间戳信息；

存储单元，用于存储所述追踪数据和所述时间戳信息。

在本发明的一个实施例中，所述写入单元包括：

数据写入子单元，用于写入所述追踪数据的源通道信息、所述追踪数据的数目和所述追踪数据；

时间戳信息写入子单元，用于写入系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，所述读取单元包括：

数据读取子单元，用于输出所述追踪数据的源通道信息和所述追踪数据；

时间戳信息读取子单元，用于输出所述时间戳信息；

行指针输出子单元，用于在串行输出所述追踪数据或所述时间戳信息时输出所述追踪数据的行号或所述时间戳信息的行号；

反压信号输出子单元，用于在串行输出所述追踪数据或所述时间戳信息时输出反压信号，通知发起端不再发起读操作。

在本发明的一个实施例中，所述存储单元包括：

源通道编码存储子单元，用于存储所述追踪数据的源通道信息；

数目存储子单元，用于存储所述追踪数据的数目；

数据存储子单元，用于存储所述追踪数据。

本发明另一实施例提供了一种变速多通道数据追踪方法，包括：

发送追踪数据；

发送时间戳信息；

缓存并输出所述追踪数据和所述时间戳信息。

本发明再一个实施例提供了一种变速多通道数据追踪设备，包括处理器、与所述处理器相连的存储器，以及存储在所述存储器上的程序指令，所述处理器执行所述程序指令时实现上述的变速多通道数据追踪方法。

本发明再一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的变速多通道数据追踪方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提出的系统，采用同步先进先出的缓存模块，可同时接收一个或多个数据，输出则仍保持一个数据，具有变速传输的功能；每个数据携带源通道信息，可以将缓存模块中的公共存储器明确标识给相应的数据使用，后续电路可以以此将数据分类处理；每次读取操作输出数据的数目，明确串行输出数据的个数，易于后续电路进行数据处理；输出数据的同时输出反压信号，在多个数据串行输出时，该反压信号用于通知外界不能发起新的读取操作。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统中缓存模块的存储结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统中缓存模块的端口描述示意图；

图4为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统中缓存模块的读写时序图，最后以2个数据读出，缓存置空结束；

图5为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统中缓存模块的读写时序图，最后以3个数据读出，缓存置空结束；

图6为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统中缓存模块的读写时序图，最后以1个数据读出，缓存置空结束。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种变速多通道调试追踪系统的结构示意图。

本发明实施例提供了一种变速多通道调试追踪系统，包括：

追踪源模块，用于发送追踪数据；

计数器模块，用于发送时间戳信息；

缓存模块，用于缓存并输出追踪数据和时间戳信息。

特别需要说明的是，调试追踪系统是一种供程序员使用的程序调试工具，可以用它检查内存中任何地方的字节以及修改任何地方的字节。它还可以用于逐指令执行某个程序以验证程序运行的正确性，也可以追踪执行过程、比较一个指令执行前后的值以及比较与移动内存中数据的范围，读写文件与磁盘扇区。

特别需要说明的是，追踪数据是一组帮助跟踪代码执行情况的数据包，由系统的追踪源模块发送，用于追踪代码的执行过程，可以是当前系统的运行状态信息，可以是当前系统正在执行的指令，还可以是系统上的软件将要关闭该软件的时钟信号时该信号对应一个编码。

特别地，本发明具体实施例中，追踪源模块可以是调试追踪系统的内核。

特别地，本发明具体实施例中，时间戳信息可以是系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

特别需要说明的是，系统时间戳指的是系统在较慢时钟域上计数器的计数值，用于标识系统上软件的追踪事件在整个系统的时间序列中相应的位置。

子系统时间戳指的是系统上的软件在较快时钟域上计数器的计数值，用于标识系统上软件的追踪事件在软件内的时间序列中相应的位置。

结束符指的是可以追踪数据帧的结束标识，一般用一个编码标识该类型，用来表示一个数据帧在该数据结束。

系统内的追踪源模块发送追踪数据至缓存模块，系统内的计数器模块发送时间戳信息至缓存模块，缓存模块将追踪数据和时间戳信息进行缓存后输出，可实时监测系统的运行情况。

特别地，本发明具体实施例中，缓存模块包括：

写入单元，用于并行写入追踪数据和时间戳信息；

读取单元，用于串行输出追踪数据和时间戳信息；

存储单元，用于存储追踪数据和时间戳信息。

特别地，本发明具体实施例中，写入单元包括：

数据写入子单元，用于写入追踪数据的源通道信息、追踪数据的数目和追踪数据；

时间戳信息写入子单元，用于写入系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

特别地，本发明具体实施例中，读取单元包括：

数据读取子单元，用于输出追踪数据的源通道信息和追踪数据；

时间戳信息读取子单元，用于输出时间戳信息；

行指针输出子单元，用于在串行输出追踪数据或时间戳信息时输出追踪数据的行号或时间戳信息的行号；

反压信号输出子单元，用于在串行输出追踪数据或时间戳信息时输出反压信号，通知发起端不再发起读操作。

特别需要说明的是，缓存模块采用同步时钟的先进先出缓存，即FIFO，FIFO(FirstIn First Out)是一种先进先出的数据缓存器，它与普通存储器的区别在于没有外部读写地址线，这样使用起来非常简单。但缺点是只能顺序写入数据，顺序的读出数据，其数据地址由内部读写指针自动加l完成，不能像普通存储器那样可以由地址线决定读取或写入某个指定的地址。同步时钟的FIFO是指读时钟和写时钟为同一个时钟，在时钟上升沿或下降沿发生读写操作。FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，如FIFO的一端是AD数据采集，另一端是计算机的PCI总线，假设其AD采集的速率为16位100KSPS，那么每秒的数据量为100K×16bit＝1.6Mb/s，而PCI总线的速度为33MHz，总线宽度32bit，其最大传输速率为1056Mb/s，在两个不同的时钟域间就可以采用FIFO作为数据缓冲。另外对于不同宽度的数据接口也可以用FIFO，例如，单片机位8位数据输出，而DSP可能是16位数据输入，在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的。同步时钟的FIFO是指读时钟和写时钟为同一个时钟，在时钟上升沿或下降沿发生读写操作。当同步时钟数据通路读操作慢于写操作时，同步时钟FIFO则可以对该数据通路数据进行缓存。

具体到本实施例，缓存模块采用同步时钟的先进先出缓存，FIFO工作在一个时钟域，写入单元包含多个数据写入端口，能同时并行写入多个追踪数据、追踪数据的源通道编码、追踪数据的个数和时间戳信息，其中，写入单元包括：数据写入子单元，用于写入追踪数据的源通道信息、追踪数据的数目和追踪数据；时间戳信息写入子单元，用于写入时间戳信息。读取单元则采用顺序串行输出，输出追踪数据的个数由实际存储个数决定，且输出追踪数据的同时输出该追踪数据的源通道编码。例如写入单元一次写入3个数进入存储单元，发起端控制读取单元在存储单元中发起读操作，以3个时钟周期将3个数和对应的源通道编码串行输出。

本实施例中缓存满信号与现有FIFO一致，当写入和读出之差等于缓存深度时，则说明缓存已满，缓存满信号被置起。但缓存空信号与现有FIFO不同，当写入和读出等于之差为零，且横向存入数据(1≤存入个数≤M)均被串行输出，则说明缓存已空，缓存空信号被置起。

本发明提出的缓存模块将多个追踪数据和时间戳信息并行输入，单个追踪数据串行输出，且输出追踪数据的同时输出该追踪数据的源通道编码，实现了变速输入输出功能，并保持了先进先出原则，解决了变速输入输出数据来源标识的问题，同时满足输出数据位宽的要求。

特别地，本发明具体实施例中，存储单元包括：

源通道编码存储子单元，用于存储追踪数据的源通道信息；

数目存储子单元，用于存储追踪数据的数目；

数据存储子单元，用于存储追踪数据。

具体地，参见图2，本发明的存储单元包含5列存储，第一列用于存储5位的通道编码，可以表示0至31，32个数据的源信息；第二列用于存储2位数据存储个数，可以表示后面三列实际存储数据数目；后三列用于存储32位的数据，可以存储1～3个32位的数据。

具体地，参见图3，因为本发明提出的缓存模块是同步时钟的FIFO，所以有一个时钟输入Clock_i(1位数据位宽)，一个重置输入Reset_i(1位数据位宽)和一个数据重置输入FIFO_flush_i(1位数据位宽)。与现有FIFO缓存控制逻辑相同，输入端口由写使能FIFO_write_i(1位数据位宽)，写数据FIFO_data_i(103位数据位宽)。与现有FIFO缓存逻辑不同之处在于写数据FIFO_data_i输入端口的103位数据位宽由一个5位的通道编号、一个2位的数据存储个数和三个32位的数据，其中，N＝通道编码位宽+存储数据个数数据位宽+3*数据位宽；数据读使能FIFO_read_i(1位数据位宽)。输出端口包含一个5位的通道编码和一个32位的数据，M＝通道编码位宽+数据位宽。输出端口除了现有FIFO缓存相同的缓存写满FIFO_full_o、缓存写空FIFO_empty_o和缓存溢出FIFO_flus_o外，还包括2位的FIFO_read_data_number_o端口，用于显示目前有几个追踪数据串行输出和1位的FIFO_read_disable_o端口，用于输出反压信号，禁止发起端再次发起读操作。

具体地，本发明提出的同步时钟的FIFO缓存深度为4，如图4～6所示。图4波形描述了重置之后，4个写操作，FIFO_write_i信号被置起一次，由于此时写入和读出之差等于缓存深度4，缓存已满，缓存写满至FIFO_full_o信号被置起。第一个写操作写入3个数，即系统时间戳高32位，系统时间戳低32位和32位子系统时间戳，通道编码为0；第二个写操作写入1个追踪数据，通道编码为1；第三个写操作写入1个追踪数据，通道编码为3；第四个写操作写入2个数，一个追踪数据和一个32位追踪数据结束符；通道编码为1。当完成写入后，FIFO_write_i信号降至0，然后主机端发起读操作，FIFO_read_i信号被置起一个时钟周期，下一时钟周期时，缓存不满，FIFO_full_o信号将至0。在接下来的三个时钟周期输出端口FIFO_read_data_o输出3个数，三个数串行输出，第一个数为系统时间戳高32位，第二个数为系统时间戳低32位，第三个为32位子系统时间戳，他们相应的通道编码0；并且FIFO_read_data_number_o显示目前所读出的数个数为3个，反压信号FIFO_read_disable_o为高。因为是二维先进先出缓存，因此除了现有的列指针FIFO_read_collume_pointer，还有本行指针FIFO_read_row_pointer，随着行指针递增，串行输出数据每一行内存储的数。对于第一个读操作行指针值为0，1，2分别对应串行输出3个32位的数；之后FIFO_read_i信号被置起两个时钟周期，分别读出通道编码为1的1个数和通道编码为3的1个数。当FIFO_read_i被第四次置起时，读输出端口串行输出2个数和其通道编码1，待2个数均被输出，缓存被清空，FIFO_empty_o被置起。

图5和图6列举了不同的时序，表明本发明提出的先进先出缓存被清空的条件是所有数被读完，图5和图6主要描述了先进先出缓存空标志位被置起条件分别是行数据被全部读空，图5最后一行行数据数目是3。如图4所示最后一个读操作需要读出3个数，则在第3个数读出后，缓存清空标志位FIFO_empty_o被置起。同样附图6表明最后数据只有1个时，读出这个数据则FIFO_empy_o被置起。读操作发生，数据串行输出期间，FIFO_read_disable_o均被置起，不允许再发生新的读操作。另外图5，图6对于同时发生读写操作的处理与现有的先进先出逻辑相同。

电路最终由VHDL描述，综合生成实际电路进行生产流片。

经测试，该设计实现与波形图4～6所描述波形一致。实际电路完成了多个数据同时存入，单独串行读出并标识数据源信息的要求。最终该电路应用于数据追踪电路，完成了系统时间戳，子系统时间戳的精确插入和数据帧结束符的处理。

当系统内核开始发送追踪数据时和发送追踪数据过程中，系统软件通过配置插入时间戳和结束符寄存器，分别在用户关心的时刻将时间戳和结束符插入。利用本文设计的先进先出缓存，系统时间戳，子系统时间戳和结束符插入在追踪系统的追踪数据流中，追踪数据形成一定的帧格式。如包头即系统时间戳，该数据由64位数据类型编码标识，子系统时间戳由32位时间戳类型编码标识，追踪数据由32位数据类型编码标识，每一帧最后一个数据即结束符，由规定编码标识。每一个数据类型都是在缓存后一级处理电路中加入，最终形成工业标准(MIPI)数据包输出至片外。线下分析工具可根据不同的数据类型区别每个数据，最后根据编码含义进行系统调试。

传统的硬件设计数据通路很难将额外信息插入实时发送的数据流。而本文所提方案应用于软件数据追踪时，片上内核软件可以只发送数据，时间戳和帧结束符额外信息由上层软件任意时刻插入。例如当追踪系统写出第一个数据时,上层软件在第一个时钟周期插入系统时间戳和子系统时间戳，这时三个数同时流入追踪系统，本文所提供先进先出缓存同一时刻存储三个数，该时间点确定了追踪发生的起始时刻。随后若干周期单一数据存入缓存。之后追踪系统插入子系统时间戳，该时刻子系统时间戳和数据两个数同时存入缓存，该子系统时间戳加上第一个系统时间戳可以精确计算当前数据发生的具体时间。串行输出片外进行线下分析时，可由数据间所插入的时间戳分析出各个数据所在的系统运行时间点，因此增强了追踪系统调试信息的时间准确性。

特别地，本发明还提供一种变速多通道数据追踪方法，包括：

发送数据；

发送时间戳信息；

缓存并输出所述数据和所述时间戳信息。

特别地，本发明还提供了一种变速多通道数据追踪设备，包括处理器、与所述处理器相连的存储器，以及存储在所述存储器上的程序指令，所述处理器执行所述程序指令时实现上述的变速多通道数据追踪方法。

特别地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的变速多通道数据追踪方法。

本实施例所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变速多通道调试追踪系统，其特征在于，包括：

追踪源模块，用于发送追踪数据；

计数器模块，用于发送时间戳信息；

缓存模块，用于缓存并输出所述追踪数据和所述时间戳信息；

其中，所述缓存模块采用同步时钟的先进先出缓存，所述同步时钟的先进先出缓存的读时钟和写时钟为同一个时钟且在时钟上升沿或下降沿发生写操作；所述同步时钟的先进先出缓存的输入端口：包括时钟输入端口Clock_i、重置输入端口Reset_i、数据重置输入端口FIFO_flush_i、写使能输入端口FIFO_write_i、写数据输入端口FIFO_data_i(N-1:0)和数据读使能输入端口FIFO_read_i，所述写数据输入端口的103位数据位宽由一个5位的通道编号、一个2位的数据存储个数和三个32位的数据形成，其中，N＝通道编码位宽+存储数据个数数据位宽+3*数据位宽；所述同步时钟的先进先出缓存的输出端口包括：缓存写满输出端口FIFO_full_o、缓存写空输出端口FIFO_empty_o、缓存溢出输出端口FIFO_flus_o、FIFO_read_data_number_o端口、FIFO_read_disable_o端口和FIFO_read_data_o(M-1:0)端口，FIFO_read_data_o(M-1:0)端口包含一个5位的通道编号和一个32位的数据，M＝通道编码位宽+数据位宽；

所述缓存模块包括：

写入单元，用于同时并行写入多个所述追踪数据、追踪数据的源通道编码、追踪数据的个数和所述时间戳信息；

读取单元，用于顺序串行输出单个的所述追踪数据，同时输出所述追踪数据的源通道编码，并用于输出所述时间戳信息，所述时间戳信息由上层软件在任意时刻插入；

存储单元，用于存储所述追踪数据、所述追踪数据的源通道编码、所述追踪数据的个数和所述时间戳信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时间戳信息包括系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述写入单元包括：

数据写入子单元，用于写入所述追踪数据的源通道信息、所述追踪数据的数目和所述追踪数据；

时间戳信息写入子单元，用于写入系统时间戳、子系统时间戳和结束符中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读取单元包括：

数据读取子单元，用于输出所述追踪数据的源通道信息和所述追踪数据；

时间戳信息读取子单元，用于输出所述时间戳信息；

行指针输出子单元，用于在串行输出所述追踪数据或所述时间戳信息时输出所述追踪数据的行号或所述时间戳信息的行号；

反压信号输出子单元，用于在串行输出所述追踪数据或所述时间戳信息时输出反压信号，通知发起端不再发起读操作。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述存储单元包括：

源通道编码存储子单元，用于存储所述追踪数据的源通道信息；

数目存储子单元，用于存储所述追踪数据的数目；

数据存储子单元，用于存储所述追踪数据。

6.一种变速多通道数据追踪方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的变速多通道调试追踪系统进行数据追踪，包括：

发送追踪数据；

发送时间戳信息；

缓存并输出所述追踪数据和所述时间戳信息；包括：同时并行写入多个所述追踪数据、追踪数据的源通道编码、追踪数据的个数和所述时间戳信息；存储所述追踪数据、所述追踪数据的源通道编码、所述追踪数据的个数和所述时间戳信息；顺序串行输出单个的所述追踪数据，同时输出所述追踪数据的源通道编码，并用于输出所述时间戳信息，所述时间戳信息由上层软件在任意时刻插入。

7.一种变速多通道数据追踪设备，其特征在于，包括处理器、与所述处理器相连的存储器，以及存储在所述存储器上的程序指令，所述处理器执行所述程序指令时实现如权利要求6所述的变速多通道数据追踪方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述的变速多通道数据追踪方法。

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