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2021年08月26日 | 揭秘：6秒极速开机如何实现？
2021-08-26 来源：eefocus
示波器的开机时间几乎都在30秒甚至1分钟以上，似乎大家已经习以为常了，因此几乎所有的制造商都熟视无睹。而周立功的设计理念却完全不一样，那就是“让用户从按下电源那一刻起，就能感受到我们的努力和诚意。” 基于此，ZDS2022做到了从按下电源到开始使用，整个过程仅需6秒时间，其开机时间击垮了所有品牌的示波器。
ZDS2022示波器开机速度快，主要得益于对启动代码的深度优化。开机时，启动代码需要配置FPGA并加载DSP应用程序，即需要分别将FPGA和DSP固件从外部FLASH中读出来，然后通过SPI接口将FPGA固件配置到FPGA芯片中，以及解析DSP固件并将之存放到相应的地址段。在传统的启动代码中，这些操作是由CPU来执行的，虽然速度很慢，但程序设计简易。直观来看，其瓶颈在于：
外部FLASH比较慢，CPU从FLASH中读取数据花了较长时间；
通过SPI配置FPGA耗时较长；
在整个过程中，CPU都是按照串行方式执行的。
如果要缩短开机时间，除了开启指令、数据cache与打开编译器优化等基本方法外，通常考虑的无非是将外部FLASH的速度配快些。显然，如果将外部FLASH配得过快那是有风险的，完全可能导致读出来的数据出错，且速度提升效果并不明显。通过分析发现，最大的瓶颈在于操作的所有过程CPU是按照串行方式来执行的，而读FLASH与SPI配置FPGA等数据传输操作完全可以通过DMA来完成，利用CPU与DMA可并行运行的特点，将CPU资源释放出来用于并行解析DSP固件，这样一来开机速度就会大大地提升，详见下图。
示波器开机时间优化处理流程
通过上述优化后，开机速度有了明显的提升。由于FLASH读取速度太慢，因此进一步将代码压缩比达到了3:1甚至更大，那么FLASH中存放的是压缩后的代码，则读取FLASH的时间就少很多了。由于DSP的运算能力极强，解压速度快，因此启动的综合时间进一步缩短，最终不仅将开机时间控制在6秒，而且通过代码压缩减少了所需的FLASH空间。
史海拾趣
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