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BCM8915X 四路独立 1.25G ADC/Q8 配置说明
本文说明将原来的“四路交叉采样 5G”工程改为“四路独立 1.25G 采样”的完整配置方法。适用工程如下：
MCU1 RTOS: LidarRTOSapp_0_1/apps/lidar_rtos_app |
这份说明只使用工程代码、.claude/skills/bcm8915x-docs/SKILL.md、doc/Technical_ReferenceManual.txt 和 bootloader reference manual 中已经确认的内容。文末会单独列出尚未完成的硬件或工具链验证。
1. 目标配置
目标数据路径为：
ADC0 -> ADC group 0 -> Q8_0 -> bufferInfo[0] |
四个 Q8 使用不同的：
- Q8 core ID：0、1、2、3；
- ADC group/read buffer；
- Q8 image load address；
- bootloader core mask；
- A55 发布给 MCU1/Q8 的输出 buffer；
- BUF_DONE 消息中的发送者标识。
单个 Q8 完成不能结束一次采集。一次采集序列只有在 Q8_0、Q8_1、Q8_2、Q8_3 都报告相同 sequence 后，MCU1 才向 A55 发布一条聚合消息。
本次实现涉及的主要文件：
MCU1: |
2. 参考依据
2.1 TRM 依据
doc/Technical_ReferenceManual.txt 中使用到的章节和行号如下。行号是当前工作区文本版手册的行号，手册版本变化后应重新搜索确认。
| 结论 | TRM 位置 |
|---|---|
| 8K、1.25G、4 通道的最小 trigger-to-trigger duration 为 6569.6 ns | §19.1.3.3，当前文本约 362171-362262 行 |
ADC group 地址为0x00600000 + N * 0x40000 |
§19.1.4，当前文本约 362455-362581 行 |
SAMPLING_MODE=00 为 1.25G，SAMPLING_MODE=10 为 5G |
§19.9.1.2.7，当前文本约 369546-369592 行 |
| 1.25G 模式每通道支持最多 8K samples | §19.1.3，当前文本约 362054-362058 行 |
| Q8/DSP 与 ADC group 是一一对应的数据路径 | §12.1，当前文本约 107403-107408 行；§12.5.4，当前文本约 109243-109247 行 |
ADC buffer 读完后需要访问RD_DONE_ADDR 完成 buffer 状态转换 |
§19.1.3.1、§19.9.1.2.10 |
由 TRM 的地址公式得到本方案的 Q8/ADC 映射：
| Q8 | core ID | ADC group | ADC group base | 采集 read buffer | FFT read buffers |
|---|---|---|---|---|---|
| Q8_0 | 0 | 0 | 0x00600000 |
+0x20000 |
+0x30000/+0x34000/+0x38000/+0x3C000 |
| Q8_1 | 1 | 1 | 0x00640000 |
+0x20000 |
+0x30000/+0x34000/+0x38000/+0x3C000 |
| Q8_2 | 2 | 2 | 0x00680000 |
+0x20000 |
+0x30000/+0x34000/+0x38000/+0x3C000 |
| Q8_3 | 3 | 3 | 0x006C0000 |
+0x20000 |
+0x30000/+0x34000/+0x38000/+0x3C000 |
注意：TRM 的系统地址空间总览还列出了 ADC 外设窗口的 256 KiB 区域；Q8 代码实际访问采集数据时应遵循 §19.1.4 的 acquisition buffer 映射和动态 read-buffer 规则，不能只根据总览表推导 Q8 read address。
2.2 IPC 依据
bootloader reference manual 的 IPC message exchange 章节说明：发送端先写共享消息，再写 doorbell；接收端处理消息后清除 doorbell；一个 doorbell channel 同时只能保留一个 message，发送端必须等待 channel 清零后再发下一条消息。当前文本约 47978-48010 行。
因此本方案让四个 Q8 共享 channel 4，但每次发送前等待 channel 4 清零；MCU1 收到消息后先 acknowledge channel 4，再校验消息内容，避免非法、重复或过期消息卡住后续采集。
3. MCU1 RTOS 配置
修改目录：
LidarRTOSapp_0_1/apps/lidar_rtos_app |
3.1 ADC 变为四路独立 1.25G
src/acq_task.c 的默认配置为：
numChannels = 4; |
启动时调用 HSADCH_FullInit() 和 HSADCH_ConfigFirFilter()，传入四路选择值，使 ADC0、ADC1、ADC2、ADC3 同时初始化。不要只初始化 ADC0，也不要把 Q8_1..Q8_3 指向 ADC0 的 read buffer。
3.2 采集间隔
TRM 表 3418 对 8K samples、1.25G、4 channels 给出的最小值是：
6569.6 ns = 6.5696 us |
工程使用整数微秒配置，因此设置为：
ACQIntervalUs = 7 |
代码默认值也为 7UL。这是基于 TRM 最小值向上取整后的保守值，不是从原来的 5G 配置直接沿用。
3.3 统一 BUF_DONE 消息
Q8 到 MCU1 的 channel 4 使用一个统一 command，core ID 和 sequence 编码在 command 中：
base = 0xE6100000 |
对应宏位于 include/ipc_helper.h 和 Q8 的 lidar_q8_app.h：
IPC_CMD_BUF_DONE(core, seq) |
sequence 是 10 bit，不是 12 bit。原因是 command base 的 bit 20 及以上必须保持固定；bit [10:19] 可提供 1024 个序号，代码使用 modulo 1024 的半范围比较判断新旧消息。
该格式把原本需要分别处理 BUF_DONE、BUF_DONE2、BUF_DONE3 的路径统一为一个解析器：
core_id=0 -> Q8_0 / bufferInfo[0] |
3.4 四路完成状态和 frame/line 规则
src/ipc_msg.c 维护：
uint32_t completeMask; |
处理规则：
- 收到 channel 4 消息后先清除/ack doorbell。
- 校验 command 固定部分、core ID 和对应
bufferInfo[coreId].addr。 - 记录
completeSeq[coreId]，并设置completeMask |= 1U << coreId。 - 只有
completeMask == 0xF且四个 sequence 全相等时，才生成 MCU1 到 A55 的一条聚合消息。 - 聚合发送成功后才递增
lineIndex；达到vResolution后将 line 清零并递增frameNum。 - 单个 Q8 完成、重复消息、旧 sequence 或 sequence 不一致，都不能推进 frame/line，也不能结束本次采集。
MCU1 到 A55 的 header 从单地址改为四个地址：
typedef struct { |
收到 core n 的完成消息时，MCU1 使用：
LIDAR_SHARED_CTX->config.bufferInfo[n].addr |
填入 dataAddress[n]。这样 Q8 写入地址、MCU1 发布地址和 A55 验证地址来自同一个四路 buffer 配置。
4. Q8 配置
修改目录：
LidarQ8App_0_1 |
4.1 编译期 core ID
Q8 工程使用编译期宏：
Q8_CORE_ID = 0, 1, 2, 3 |
lidar_q8_app.h 限制该值必须为 0～3。每次生成镜像都必须显式传入对应的 core ID，不能用同一个默认 core 0 镜像启动四个 Q8。
4.2 ADC/iDMA 读取地址
lidar_q8_app_raw.c 使用：
FFT 模式的四个 read buffer offset 为：
0x30000, 0x34000, 0x38000, 0x3C000 |
因此每一个 Q8 的 iDMA descriptor 都从自己的 ADC_GROUP_BASE 读取。TRM 明确说明 Q8/DSP 的 iDMA 只能读取对应 ADC group，使用其他 group 会违反硬件数据路径约束。
4.3 输出 buffer
Q8 从共享配置中读取：
Buffer0Address |
然后按 Q8_CORE_ID 选择唯一输出地址：
output_addr[Q8_CORE_ID] |
内部 DRAM 仍然使用 ping/pong 作为处理流水线的临时源；对外的 global SRAM output buffer 按 Q8 core 独立分配，不能让四个 Q8 共用一个 output address。
4.4 Q8 完成消息
每个 Q8 完成一次 transfer 后发送：
IPC_CMD_BUF_DONE_DOORBELL(Q8_CORE_ID, sequence) |
发送前等待 channel 4 为零，写入 IPC_RX_REG 的 acknowledge 信息，再写 channel 4 doorbell。这样 MCU1 可以从同一条消息识别发送者，不需要猜测是哪个 Q8 的 BUF_DONE。
4.5 Q8 image 与链接地址
当前 A55 端约定如下：
| Q8 | image 文件 | load address | core mask | linker LSP |
|---|---|---|---|---|
| Q8_0 | /data/Q8/q8_core_0.bin |
0x00100000 |
0x1 |
linker_scripts/rigel_lsp_q0 |
| Q8_1 | /data/Q8/q8_core_1.bin |
0x00110000 |
0x2 |
linker_scripts/rigel_lsp_q1 |
| Q8_2 | /data/Q8/q8_core_2.bin |
0x00120000 |
0x4 |
linker_scripts/rigel_lsp_q2 |
| Q8_3 | /data/Q8/q8_core_3.bin |
0x00130000 |
0x8 |
linker_scripts/rigel_lsp_q3 |
四个 linker LSP 的 SRAM reset/vector 段分别从上述地址开始。image 不能把四个 Q8 都链接到 0x00100000，否则启动时会互相覆盖。
5. A55 配置
修改目录：
A55_system/yocto/rigel/recipes-apps/lidar_a55_app/files |
5.1 配置文件
config.ini 的关键项为：
NumChannels = 4 |
src/config.c 中的共享配置常量也必须保持：
其中 0 是 MCU1/Q8 共享配置定义的 1.25G 枚举值；A55 发布共享配置时不能把它改回原 5G 值。
所有四个 Q8 image 都参与所有 LiDAR mode；Q8 image 的选择依据是 core，不是 mode。
5.2 载入和启动四个 Q8
A55 的 src/cmd.c 使用四个独立 image slot：
Q8_0: 0x00100000, core mask 0x1 |
cmd_init() 依次检查、载入四个 Q8 image，然后载入 MCU1 image。 cmd_start() 使用不同的 core mask 启动四个 Q8，不能重复使用同一个 mask。
5.3 四路共享数据 buffer
A55 的 DSP data response handler 在 channel 3 的 payload 中分配四个不重叠的 32 KiB slot，每个 slot 前保留 metadata：
slot 0: page_size + 0 * 0x8000 + metadata_size |
因此 channel 3 的 payload 至少需要：
page_size + 4 * 0x8000 = 0x21000 (page_size=0x1000 时) |
bootloader YAML 中 channel 3 已设置：
MsgMaxSize: 0x22000 |
A55 初始化时把四个地址发布到共享配置的 buffer0_address 到 buffer3_address。收到 MCU1 的聚合 header 后，A55 严格要求：
dsp_hdr->data_addr[core] == dsp_buf_addr[core] |
四路地址全部匹配后才复制 metadata 并向 Host 发送数据。当前 Host ABI 保持不变，A55 会发送四个 UDP packet，而不是把四路数据拼成一个 UDP packet。
6. Bootloader IPC YAML
文件：
BCM8915X_BL_REL_1.5_src/init/bcm8915x/scripts/m7_flash_img.yaml |
必须保证：
- ChannelId: 3 |
channel 3 需要容纳一条 MCU1 到 A55 的消息以及四路数据 buffer；channel 4 必须把四个 Q8 都列为合法 source。只增加 MCU1 或只增加 Q8_0 都不足以支持四路完成同步。
7. 构建流程
7.1 MCU1
先按原工程流程构建 bare-metal drivers，再构建 RTOS application：
cd <bare-metal-drivers> |
产物应为：
out/lidar_rtos_app.elf |
实际工具链路径不同于 README 中的默认值时，用 TOOLCHAIN_PATH 覆盖。MCU1 的编译验证使用 compile_commands.json 中的源文件，并通过了 -Wall -Werror 的修改文件检查。
7.2 Q8 Linux 工具链
Q8 处理器配置包和工具链位置为：
Processor configuration: |
配置包中的 misc/hostenv.mk 明确要求 Xtensa tools 在 PATH 中。Linux 环境首先设置：
export Q8_CONFIG=/opt/RI-2023.11-linux/q8_1024_tie_sp_prod1_f |
该 processor package 的安装记录原本指向发布机路径。若目标目录可写，先执行配置包安装/注册：
"$Q8_CONFIG/install" \ |
当前工作区中 /opt 下的包不可写，直接执行会因为无法创建 misc/install-status 失败。可以复制到可写临时目录做注册测试：
Q8_WORK=$(mktemp -d /tmp/q8-package.XXXXXX) |
每一个 Q8 镜像必须使用不同的 Q8_CORE_ID 和 linker LSP。Xplorer 生成的原始顶层 LidarQ8App_0_1/Makefile 仍然硬编码了 Windows cmd 和旧 Windows 工程路径，当前 Linux 下不能直接执行：
make Q8_CORE_ID=0 |
Linux 侧应使用 Xplorer 生成的 Linux inner Makefile，或将原工程的编译/链接规则移植为 Linux 入口。规则中至少应保留以下参数：
-DQ8_CORE_ID=0..3 |
编译输出需分别重命名为：
q8_core_0.bin |
建议在具备 license 后逐 core 构建并检查 ELF：
for core in 0 1 2 3; do |
上面的 make 是构建入口示例；当前仓库的 Windows 包装 Makefile 尚未提供可直接执行的 Linux inner target，不能把它当作本工作区已经验证通过的命令。
Xtensa 编译器启动时需要 XT_XCC_FUSA license。当前主机实测返回：
License checkout failed: Cannot connect to license server system. |
因此当前工作区已验证 processor package 注册流程，但尚未完成 Q8 C 编译和四个最终 bin 的生成。必须先提供可用 license server/license file，再进行四路构建。
7.3 A55
cd <workspace>/A55_system/yocto/rigel/recipes-apps/lidar_a55_app/files |
该命令已完成编译和链接验证。生成物位于当前 A55 app 的 build/ 目录；构建产生的 build/、compile_flags.txt 等现有文件不要与源码修改混淆。
7.4 Bootloader YAML
cd <workspace>/BCM8915X_BL_REL_1.5_src |
YAML 解析和官方脚本生成测试 image 已通过。脚本可能同时在 /tmp 生成 .hex、.bin、.log 文件。
8. 上电后的运行顺序
- A55 读取
config.ini，检查四个 Q8 image 和 MCU1 image。 - A55 把 Q8_0..Q8_3 分别写入
0x00100000、0x00110000、0x00120000、0x00130000，把 MCU1 写入0x00040000。 - A55 使用 core mask
0x1、0x2、0x4、0x8分别启动四个 Q8。 - A55 初始化 channel 3 的四路 buffer，并把地址/大小发布到
0x00190000的共享配置。 - MCU1 读取配置，初始化 ADC0..ADC3 为 1.25G、8K samples，并启动采集触发。
- 每个 Q8 从自己的 ADC group 读取数据，写自己的 output buffer，然后上报带
core_id和 sequence 的统一 BUF_DONE。 - MCU1 收齐同一 sequence 的四路消息后，把四个
dataAddress[]放入一条 MCU1 到 A55 的聚合消息。 - A55 验证四个地址，复制 metadata，并按现有 Host ABI 发送四个 UDP packet。
- 只有第 7 步聚合消息发送成功后，MCU1 才推进 line/frame 计数。
9. 验证清单
静态配置
-
NumChannels=4。 -
adcSampleFreq=LIDAR_ADC_SAMPLE_FREQ_1_25G，不是 5G。 -
adcSelect=0xF，ADC0..ADC3 全部初始化。 -
ACQIntervalUs=7，满足 TRM 的 6.5696 us 最小值。 - Q8_0..Q8_3 使用 core ID 0..3。
- Q8_0..Q8_3 使用 ADC group 0..3。
- Q8_0..Q8_3 使用不同 linker LSP 和不同 image load address。
- core mask 分别为
0x1/0x2/0x4/0x8。 - A55 的四个
BufferXAddress不相同且不重叠。 - channel 3
MsgMaxSize >= 0x21000，当前设置为0x22000。 - channel 4 的 source 包含 Q8_0、Q8_1、Q8_2、Q8_3。
IPC 和同步
- BUF_DONE command 固定字段为
0xE6100000。 - MCU1 能解析 core ID 0、1、2、3。
- sequence 在四路之间一致。
-
completeMask必须达到0xF才允许聚合发送。 - 单路完成不会推进 frame/line。
- 四路聚合发送失败时不推进 frame/line。
- Q8 发送前等待 channel 4 清零。
- MCU1 收到 Q8 消息后 acknowledge channel 4。
- A55 检查
data_addr[core] == dsp_buf_addr[core]。
构建和硬件
- MCU1 修改文件通过
-Wall -Werror检查。 - A55 app 完成编译和链接。
- bootloader YAML 通过官方脚本解析和生成测试 image。
- Q8 processor package 可在临时 registry 注册。
- Q8 license server 可用。
- Q8_0..Q8_3 四个最终 bin 完成 Linux 编译。
- 四个 Q8 image 在真实硬件上分别启动。
- ADC0..ADC3、四路 iDMA、channel 4 doorbell 和 channel 3 payload 完成板级联调。
- 使用示波器/trace 或 Q8 debug counter 复核四路采集的 frame/line 同步。
10. 已知限制和注意事项
- 当前 Q8 对外每个 core 使用一个独立 output SRAM buffer，内部 DRAM 使用 ping/pong；没有实现独立的 buffer release/backpressure IPC。若 A55 消费速度低于采集速度，需要增加 buffer 生命周期或流控协议。
- A55 到 Host 仍发送四个 UDP packet；“合并发送给 A55”指 MCU1 到 A55 的单条四地址聚合 IPC，不表示 Host 侧变为单包协议。
- sequence 只有 10 bit，回绕处理依赖半范围判断；如果未来修改 command base 或位分配，MCU1 和 Q8 必须同时更新。
IPC_CHAN_DSP_TO_MCU1是四个 Q8 共享的 channel，不能让四个 Q8 不等待 doorbell 清零而连续写入。- Q8 顶层 Makefile 是 Windows/Xplorer 生成的包装器；Linux 工具链路径已经确认，但由于当前 license server 不可用，四个 Q8 最终 image 还没有完成本机实编译验证。
- 现有工程的
A55_system/yocto/rigel/recipes-apps/lidar_a55_app/files/build/等目录是构建产物，不应作为源码修改回滚或删除。
11. 故障定位
| 现象 | 优先检查 |
|---|---|
| MCU1 只收到一条 Q8 完成就发送 | 检查completeMask == 0xF 和四个 completeSeq[] 比较逻辑 |
| MCU1 收不到 Q8_2/Q8_3 | 检查 channel 4 YAML source、Q8_CORE_ID、command bits [9:8] |
| 四个 Q8 读到相同 ADC 数据 | 检查ADC_GROUP_BASE 是否使用 Q8_CORE_ID * 0x40000，以及对应 LSP/image 是否正确 |
| Q8 image 启动互相覆盖 | 检查0x00100000/0x00110000/0x00120000/0x00130000 和对应 linker LSP |
| A55 报 data address invalid | 检查 Q8 写地址、MCU1bufferInfo[]、A55 dsp_buf_addr[] 是否一致 |
| channel 3 初始化失败 | 检查 payload 是否至少0x21000，YAML 是否为 MsgMaxSize: 0x22000 |
Q8make 执行 cmd 失败 |
当前顶层 Makefile 是 Windows wrapper，需要 Linux inner Makefile 或移植构建规则 |
xt-clang 报 XT_XCC_FUSA license 错误 |
配置 Xtensa/FlexNet license server；processor package 注册本身不是该错误的原因 |
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