芯片上音频相关的验证

通常芯片设计公司（比如QUALCOMM）把芯片设计好后交由芯片制造商（比如台积电）去生产，俗称流片。芯片设计公司由ASIC部门负责设计芯片。ASIC设计的芯片只有经过充分的验证（这里说的验证是FPGA（现场可编程门阵列）原型验证， 通过将RTL移植到FPGA来验证）才能去流片。因为流片费用昂贵，如果不经过充分的验证去流片，芯片回来后发现有问题，经济损失巨大。一般ASIC内部会有专门的验证工程师做一轮验证，也会让软件工程时做一轮验证（做芯片验证是芯片公司里软件工程师的主要工作之一，出一款新芯片就要做一次芯片验证），均OK后才会去流片。本文以智能手机（或智能手表）上的SoC芯片为例讲讲ADSP（audio DSP, ADSP是SoC的一部分）上音频相关的硬件验证有哪些以及怎么验。

一，验哪些

1，  IPC

现在的智能手机（或智能手表）都是多核系统（主要有AP、CP、ADSP、BT、WIFI、GNSS等）。核间需要通信，因此就有了IPC（inter-processor communication，核间通信）。示意如下图：

 

IPC的本质是中断和ring buffer。一个核给另一个核发一个IPC，就是先向共享ring buffer里写数据，然后给对方发一个中断。对方收到中断后就到共享ring buffer里读数据，这样就完成了一次核间通信。 验证时主要看中断有没有来以及中断服务程序有没有进。没达到预期就排查，包括IPC基地址和中断号等是否正确等。

2，  audio DMA & bus

audio DMA & bus（I2S 、PCM等）是连接ADSP和外设（codec芯片等）的纽带，即ADSP和外设通过它们来采集和播放音频数据。示意如下图中的蓝圈处：

对于audio DMA，主要是配置descriptor（buffer长度（它决定audio DMA中断间隔）、源地址、目的地址）等。对于audio bus，主要是配置bus的属性，包括左对齐还是右对齐以及一次采样多少比特等。验证时主要看audio DMA中断有没有等间隔（比如10ms）来以及中断服务程序有没有进。一些场景下（比如用扬声器播放音乐）整个音频系统就是靠这个中断来驱动的。

3，  memory & cache

音频中会用到各种memory，包括片内的（ITCM， DTCM）以及片外的（DDR， SRAM， ROM等）。验证memory主要是看在地址范围内是否可读写等，ROM是可读，其他是可读可写。片外的memory可以分成不同的功能块。 有的是用于存放code和data，因此要配成cacheable，在程序执行时能加快运行。有的是作为share memory用于交互音频数据（比如播放音乐时AP给ADSP发音频数据就放在share memory里），则要配成uncacheable，让收方能立刻拿到正确的数据。需要注意的是片内的memory不需要配置cache属性。

4，  低功耗模式

低功耗模式（low power mode， LPM）就是让ADSP睡下去来节省功耗。有三种低功耗模式，按睡的程度从浅到深分别是CLOCK _GATING，PLL_OFF，POWER_OFF。CLOCK _GATING就是关掉clock，睡的程度最浅，功耗相对大些。PLL_OFF就是关掉PLL（锁相环），睡的程度次之，功耗也居中。POWER_OFF就是给ADSP下电，基本没功耗了。在POWER_OFF模式下，如果把memory配成retention（保持，即ADSP下电了，memory里的内容没丢）模式，其他核把ADSP唤醒还可以继续工作。如果把memory配成shutdown模式，即ADSP下电了，memory里的内容也丢了，其他核把ADSP唤醒就相当于重新boot ADSP了。 ADSP进LPM后，其他核通过IPC或者内部TIMER等可以唤醒ADSP。要验的是ADSP能够被唤醒且进入相应的中断服务程序。

还有一些跟平台相关的，比如TIMER，这里就不细述了。

二，怎么验

芯片验证有专门的平台（基于FPGA ）。我们主要在两种平台上做验证，分别是Synopsys的HAPS以及Cadence的PZ1。这两个平台上的运行都很慢，在HAPS上跑一次要十几分钟，在PZ1上跑一次则需要半个多小时。所以在平台上跑之前要做好各种充分的准备，跑一次像一次，得到想要的结果，不然会很浪费时间的。PZ1相对HAPS优势是可以抓波形。一般的（比如IPC等）为了节省时间可以在HAPS上验，有特殊要求的（比如LPM）则要在PZ1上验。需要在PZ1上验的ASIC会指出来。 在HAPS上验遇到疑难问题时，就需要在PZ1上复现，并抓波形给ASIC分析，帮助找到root cause。

通常验时需要不同核之间配合的。下面就以验AP和ADSP之间的IPC为例来看看是怎么验的。

1，  AP把ADSP boot起来。ADSP起来后给ADSP发一个IPC，告诉AP ADSP已经起来了。

2，  在AP上去看有没有收到IPC中断（读相关的寄存器）。如果没有收到，相应的bit为0， 这种情况下大概率是发送端有问题。如果收到，相应的bit为1，这时再去检查有没有进中断服务程序，如果进了，说明ADSP给AP的IPC是好的。如果没进中断服务程序， 很大可能是中断号不对，需要进一步调查。

3，  ADSP给AP的IPC验好后，再来验AP给ADSP的IPC。类似的AP给ADSP发个IPC，在ADSP上看有没有收到中断以及有没有进中断服务程序等。

两个方向上的IPC都验好后，AP和ADSP的中断就算验好了。