第158章 軟件協議棧的磨合與優化
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硬件層麵的“硬骨頭”被一一啃下,“蜂鳥一號”soc的矽片本身已經證明了其強大的物理基礎。然而,正如林軒反複強調的,芯片的價值最終需要通過軟件來體現。特別是對於功能手機而言,那套複雜而精密的通信協議棧軟件,以及運行於其上的操作係統和應用程序,才是真正決定用戶體驗和產品競爭力的“靈魂”。
將這套龐大而對實時性、穩定性要求極高的軟件係統,完美地移植、集成並優化到全新的“蜂鳥”硬件平台上,成為了項目組下一階段的核心任務。這項重擔,主要落在了基帶負責人張建華和他麾下的協議棧團隊,以及小張張明)領導的應用與嵌入式係統團隊肩上。
啟明芯深圳研發中心,軟件實驗室區域。這裏的氛圍與硬件測試區不同,少了幾分儀器的蜂鳴和示波器的閃爍,多了鍵盤密集的敲擊聲和工程師們低聲討論代碼邏輯的聲音。空氣中彌漫著代碼編譯的味道和…似乎永不枯竭的咖啡香氣。
張建華團隊麵臨的首要挑戰,是如何將那套融合了收購來的以色列公司早期3g技術可能主要是cda物理層和部分協議棧ip)和團隊自主開發的gsgprs協議棧的複雜軟件,高效地運行在“蜂鳥”的ar9內核上,並與硬件基帶處理器dsp和專用加速器)實現天衣無縫的協同。
“內存!內存!還是內存!”負責協議棧底層移植的工程師小王,看著編譯器報告中那超過了片上sra容量的代碼段de segent)大小,痛苦地抓著本就不多的頭發,“完整的123協議棧,再加上rtos內核和驅動,怎麽塞都塞不下!必須砍功能嗎?”
解決了空間問題,接踵而來的是更嚴峻的實時性能挑戰。移動通信協議對各種信令交互和數據處理的響應時間有著“毫秒必爭”的苛刻要求。
“中斷響應太慢了!”負責1物理層)軟件的工程師報告道,“在處理高速下行數據時,如果同時有高優先級的上層信令如切換請求)中斷進來,ar核的處理會延遲幾個毫秒,可能導致錯過接收窗口!” “任務調度優先級需要重新調整!”負責rtos內核移植的工程師建議,“基帶物理層的中斷處理和數據搬運任務,必須擁有最高的搶占優先級!” “光靠cpu不行!必須把計算密集型任務卸載給硬件!”張建華再次強調,“卷積碼turbo碼的編解碼、均衡、解擴……這些必須由dsp和硬件加速器來完成!ar核隻負責協議邏輯控製和任務調度!”
新一輪的軟硬件協同設計和優化開始了。硬件團隊根據軟件團隊提出的需求,微調了中斷控製器和da控製器的優先級設置;dsp團隊則進一步優化了提供給ar核調用的硬件加速函數接口,使其調用開銷更小,執行效率更高;協議棧軟件團隊則重構了任務調度模型,將實時性要求最高的任務剝離出來,用最高優先級運行,並盡可能地利用硬件加速能力。
聯調過程更是充滿了各種意想不到的“坑”。
“為什麽手機在弱信號下嚐試發起gprs連接時,總是失敗?”——排查半天,發現是軟件在讀取硬件提供的信號強度指示rssi)時,算法存在缺陷,導致在高誤碼率情況下對信號強度的估計不準,從而錯誤地放棄了連接嚐試。 “為什麽進行長時間gprs下載時,偶爾會出現數據包丟失或亂序?”——檢查發現是rc無線鏈路控製)層的滑動窗口確認機製,在處理高速、不連續數據流時,存在一個罕見的邏輯漏洞。 “為什麽在進行小區重選ce reseection)後,手機無法立刻恢複gprs連接?”——發現是移動性管理)模塊在更新路由區信息後,未能及時通知下層協議實體刷新狀態。
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每一個bug的定位和修複,都需要跨越硬件、底層驅動、rtos、協議棧123多個層麵的聯合調試。工程師們常常需要同時盯著邏輯分析儀的波形、jtag調試器的代碼跟蹤、以及協議分析儀連接網絡模擬器)的信令流程,才能找到問題的蛛絲馬跡。這個過程極其考驗工程師的係統理解能力、邏輯分析能力和耐心。
林軒雖然沒有直接參與編碼,但他會定期參加協議棧團隊的技術評審會,聽取進展匯報,並針對一些關鍵的架構設計或性能瓶頸問題,給出指導性的意見。他常常能從更高的視角,點出團隊可能忽略的潛在風險或優化方向。
例如,他提醒團隊要特別關注協議棧在不同低功耗模式下的狀態保存與恢複邏輯,確保手機從睡眠狀態被網絡尋呼paging)喚醒時,能夠快速、可靠地重建通信鏈路。他還建議團隊研究一下當時還比較新的“非連續接收”disntinuous reception, drx)技術,以進一步降低手機在待機狀態下的功耗。
在功耗優化方麵,小張的應用與嵌入式係統團隊也與協議棧團隊緊密配合。他們共同設計了一套更精細化的係統級電源管理策略。當手機處於待機狀態時,不僅基帶部分進入drx模式,ar應用處理器也會進入最低頻率的休眠狀態,甚至連cd背光、鍵盤掃描等外設都被完全關閉。隻有當需要接聽電話、接收短信或用戶主動操作時,係統才會被快速喚醒到相應的活動狀態。這種軟硬件結合的深度優化,是“蜂鳥”能夠實現超長待機和續航的關鍵所在。
林軒在審閱了報告後,也給予了高度肯定:“老張,小張,你們和團隊的工作堪稱典範!你們不僅按時完成了任務,更重要的是,在資源極其有限的嵌入式平台上,將如此複雜的協議棧優化到了如此高的水準!這份功力,足以讓ti、高通那些老牌廠商都感到汗顏!”
軟件的靈魂已經完美融入硬件的軀體。“蜂鳥”這隻蓄勢待發的猛禽,終於羽翼豐滿,具備了翱翔於廣闊無線天空的全部能力。
現在,萬事俱備,隻欠最後的“東風”——將這件凝聚了啟明芯最高智慧和心血的傑作,打磨封裝,準備呈送給那些手握億萬訂單的手機巨頭們,進行最終的、決定命運的“審判”!
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