引言

Datalight 這家公司專門從事嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的軟件開發(fā)，他們有一套移動終端設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲方案，用來保證手機、筆記本、電腦醫(yī)療設(shè)備、汽車設(shè)備等等的數(shù)據(jù)安全。

Cameron Dahl，是一名華盛頓大學(xué)的電子工程系應(yīng)屆生，他在Datalight實習(xí)期間，參與了一項存儲系統(tǒng)功耗對比的項目，本文是他自述的一段測試經(jīng)歷：使用PicoScope 4424示波器測試eMMC功耗的過程，并給出了測試結(jié)果。以下是Dahl提供的報告：

項目概覽

Datalight開發(fā)了一種容錯的文件系統(tǒng)，以及一些提升eMMC性能的驅(qū)動，供移動設(shè)備使用。最初我被分配的一項任務(wù)是：給好幾種不同的eMMC閃存模塊測量功耗，對比使用Datalight軟件前后的提升，給市場部門提供一些圖表方便宣傳展示。

圖1：PicoScope 4424 測試eMMC案例

收集數(shù)據(jù)

從一開始我就在想怎么從移動設(shè)備收集數(shù)據(jù)，有效地表征eMMC的功耗，為了模仿真實的應(yīng)用，我先在使用Datalight文件系統(tǒng)的Linux上運行性能跑分軟件，結(jié)果會在命令行或者圖形界面里面顯示出來。

然后，我再測試了一組使用標準Linux文件系統(tǒng)的情況，對比它和Datalight之間的區(qū)別。

eMMC卡通常使用一個很小的方形封裝，它可以直接焊接到PCB上面，也可以跟USB-SD讀卡器連接。封裝的尺寸有3種，每種的讀卡器都不相同，大部分的讀卡器都沒有把Vcc供電引腳印出來，他們基本上都是當作SD卡槽來用的。另外一些有Vcc引出的讀卡器，會帶有一個兩針的跳線，他們就是專門用來測量eMMC功耗用的。

在測試過程中，我用到了兩個讀卡器的型號，MicronNumonyx 和SamDisk iNAND，他們都引出了Vcc信號，我在Vcc跳線的兩根針之間插入一個1Ω的電阻，借此測量功耗。

通過這種方法，我測試了許多種不同的eMMC卡，并且把它們的功耗做了對比。

測量功耗

上面已經(jīng)提到我用了1Ω電阻，測量兩端的壓差然后反算電流。實際測試時，我用兩根示波器的表筆分別測量電阻兩端的電壓。當然，為了測試報告好看，最終的結(jié)果還需要換算成功率數(shù)值。eMMC的供電電壓大約是3.315V，所以最終eMMC功耗是：Pr= i x 3.315 – i*i 其中i是電流值。

大量數(shù)據(jù)怎么辦

剛開始我是用Excel來收集數(shù)據(jù)的，后來發(fā)現(xiàn)它最多只能存100萬行左右，而我需要記錄500萬個數(shù)據(jù)點，直接把數(shù)據(jù)保存成Excel格式行不通。所以我用了一個開源軟件CSVed，每次記錄100萬個數(shù)據(jù)，分5次記錄，然后把它們拼起來。

圖2：CSVed測試結(jié)果記錄界面

測試設(shè)備方面，我曾嘗試用自己熟悉的TektronixMSO/DPO 2000系列，把數(shù)據(jù)保存成csv格式，同時保留波形截圖。但是很快就遇到了問題：

雖然我可以用Tektronix示波器抓到500萬個數(shù)據(jù)點，但是不幸地是當我抓取這么長時間波形的時候，采樣率就變得太低了。我理想的測試時長是15分鐘甚至更長，在這個過程當中，我不但要記錄整段的功耗波形，還需要放大去分析局部的一些細節(jié)，比如在eMMC進行讀寫操作的時候?qū)?yīng)的功耗變化。換句話說我需要示波器在記錄長時間波形的同時，采樣率也足夠高。

圖3：Tektronix 波形截圖

另外，每測量一組結(jié)果我都要把數(shù)據(jù)和截圖用優(yōu)盤導(dǎo)入到電腦上，這非常耗時，在后面進行大量測試的時候這會浪費很多時間，所以我開始調(diào)研有沒有基于PC控制的示波器。

入手PicoScope

后來我查到了PicoTechnology，在官網(wǎng)上我瀏覽了各種PicoScope的型號，然后一個本地的代理商給我講解了它們各自的特點和區(qū)別。在我的測試應(yīng)用里面，Tektronix只能工作在12.5KS/s采樣率下，歸根結(jié)底是存儲深度的限制。而PicoScope同檔次的產(chǎn)品存儲深度可以達到Tektronix的10倍以上，因此記錄同樣長度的時間，采樣率也就能高出10倍。

我立刻向Datalight公司申請買一臺PicoScope 4424, 一個星期就到貨了。

PicoScope軟件界面很好用，所以從硬件到軟件都比Tektronix 那一臺好太多了。我可以一次記錄更長的時間，更多的波形，把數(shù)據(jù)保存到PC的過程也簡便了許多。這一下子就解決了我之前遇到的所有問題。

用了PicoScope以后，在保證采樣率足夠的前提下，我的測試流程時間提高到了7-10分鐘，這在原來的Tektronix示波器上是辦不到的。并且PicoScope軟件還提供了一個自動保存截圖的功能，每一組測試完成，就會自動保存一張截圖到硬盤，在運行過程中實時自動保存，保證數(shù)據(jù)、截圖順序依次存儲，比手動保存可靠方便。

圖4：PicoScope 波形截圖

測試流程

我的Datalight性能測試流程有兩種，分別叫FSStress（數(shù)據(jù)庫仿真）和BDevTest（底層塊傳輸性能工具），跑分軟件在Linux平臺上用的是IOmeter，Android上面用的是RLBenchmark.Android上面的測試要求更精細，需要分別測量每個eMMC模塊的功耗以及整板的功耗。

此外我還測試了整板的供電壓降，對于eMMC而言，一點小小的壓降都會導(dǎo)致卡識別不出來。（因涉及公司商業(yè)秘密，未貼出電流測試對比圖）

總結(jié)

PicoScope 成功地幫助我測量并整理了eMMC的功耗數(shù)據(jù)，這些結(jié)果直觀準確地反映了Datalight對于eMMC的功耗提升。PicoScope讓我能夠長時間地記錄準確的電流波形，軟件強大的功能直接可以換算功率數(shù)值，不需要再等待Excel漫長的計算過程。所以于我而言，PicoScope真的是最理想的測試設(shè)備。我想將來我會一直用它，并且也強烈推薦給你們。