ARM11的TD-LTE多模基帶平臺中的跟蹤技術分析

摘要：在嵌入式實時操作系統中，由于存在多任務之間的切換，系統的跟蹤信息會發生亂序或丟失的情況。在TD-LTE多模基帶平臺產品開發期間，進行ARM子系統的運行流程控制和異常定位分析，滿足LTE系統中高速數據業務的需求，本文在雙模跟蹤技術基礎上對多模的跟蹤技術進行優化，使多模跟蹤技術可靠性更好、性能更強，系統效率大大提高。
關鍵詞：TD-LTE；ARM；多模基帶平臺；跟蹤技術

引言
隨著多核產品的日益普及，對跟蹤調試系統解決方案的性能要求也愈來愈高。ARM公司針對復雜片上系統(SoC)設計推出了高度可配置的跟蹤調試解決方案ARMCoreSightSoC，它滿足了軟件開發人員在SoC設計方面需要更高可視性的要求。在嵌入式應用系統復雜性越來越高的今天，跟蹤調試技術在整個系統開發過程中所占的比重也越來越大。因此，擁有高效、強大的跟蹤調試技術可以大大減少整個系統的開發時間，縮短產品面市時間，減輕系統開發的工作量。
在TD-LTE多模基帶平臺的開發中，既要滿足多種模式(TD-LTE、TD-SCDMA和GSM)下跟蹤技術的一致性，又要滿足TD-LTE的高效率要求，更要保證跟蹤信息的有序性、正確性和實時性，這對跟蹤技術提出了更高的要求。通過對原始跟蹤技術方案與新跟蹤方案的性能進行對比分析，來選擇更加適合TD-LTE多模基帶平臺的跟蹤軟件技術。

1 總體概述
在多模終端的開發中，跟蹤技術對終端的性能有著至關重要的作用。由于本項目是多模單帶芯片的開發，多種系統的模式切換對微處理器的要求較高，鑒于ARM11系列處理器具有超強的性能，采用ARM新指令架構——ARMv6設計實現，故本項目采用ARM1176JZ內核。
ARMv6架構通過以下幾點來增強處理器的性能：
①多媒體處理擴展，使MPEG4編碼／解碼速度和音頻處理速度加快一倍；
②增強的Cache結構，實地址Cache4減少Cache的刷新和重載，減少上下文切換的開銷；
③增強的異常和中斷處理，使實時任務的處理更加迅速；
④支持Unaligned和Mixed-endian數據訪問，使數據共享、軟件移植更簡單，也有利于節省存儲器空間。
在多模芯片的開發中，本項目將跟蹤技術作為芯片軟件開發中的一個小模塊來處理，其系統結構如圖1所示。

當其他模塊有跟蹤信息打印時，其他模塊調用TRACE模塊提供的打印函數。TRACE模塊接收到打印信息后，通過設置打印參數來判斷是否需要把這些打印信息發送到PC機。如果需要，則通過UART串口將打印信息傳送到PC機的TRACE跟蹤軟件，TRACE模塊對其進行解碼之后，通過解碼軟件顯示出來。

2 原始跟蹤方案
2．1 緩存管理機制
原方案中的緩存管理機制采用備份緩存管理機制，采用含跟蹤頭和跟蹤信息的跟蹤信息幀格式，將跟蹤信息寫入一個大小為128 KB的全局跟蹤信息緩存中。為避免在任務切換頻繁時，當前任務被高優先級任務打斷造成數據丟失，申請一個16 KB的備份緩存用于存放高優先級任務跟蹤信息。若當前跟蹤源在進行寫人操作，高優先級任務調用跟蹤接口，當前跟蹤源的任務就被搶占，則將高級任務的跟蹤信息寫入備份緩存中，當前跟蹤源繼續進行當前未完成的寫操作。
每次寫完當前跟蹤信息，檢查備份緩存中是否有數據，若有，則將備份緩存中的跟蹤信息拷回至全局跟蹤信息緩存中，從而保證全局跟蹤信息緩存中跟蹤信息的連續性，原始方案跟蹤緩存場景圖如圖2所示。在本方案中，緩存機制內部采用svnsprintf函數將跟蹤信息寫入緩存，該函數可以滿足跟蹤源打印多個變量的值，通過遍歷參數列表，找出跟蹤源需要打印參數的類型和個數，這樣跟蹤源在打印動態臨時字符串時使用統一的跟蹤接口，使其他模塊的跟蹤源在使用跟蹤接口時更加方便。

2．2 跟蹤控制機制
原始方案的跟蹤通過類別和進程進行控制，進程的控制包括變量、主函數和子函數。PC端通過跟蹤控制工具發送相應的AT命令，在終端的內存中讀取相應的設置值。若讀取的設置值與跟蹤源的值相等，則打印出該條跟蹤；若不相等，則丟棄本條跟蹤。在本方案中所有的跟蹤控制都是在跟蹤接口內部，這樣對各種跟蹤信息的控制更加明確和具體，通過switch…case語句對跟蹤類型進行判斷，從而決定屏蔽跟蹤信息還是打印跟蹤信息。原始跟蹤控制圖如圖3所示，每種模式的跟蹤控制都采用同樣的機制，圖3中以TDS模式下的跟蹤控制為例進行介紹。