RK2108B PSRAM 做显存带宽评估
文件标识：RK-KF-YF-087
发布版本：V1.0.0
日期：2020.05.20
文件密级：□绝密 □秘密 ■内部资料 □公开
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前言
概述
产品版本
| 日期 | 版本 | 作者 | 修改说明 |
|---|---|---|---|
| 2020-03.20 | V1.0 | 黄家钗 | 初始发布 |
[TOC]
概述
Pisces 项目中 M1 SRAM 大小 1M，系统软件需要占用部分存储空间，导致一些大一点的分辨率或者位宽大的显示效果无法实现，所以需要评估在 M1 上外挂 PSRAM 做显存的方案，主要风险点是 PSRAM 的带宽对显示效果的影响。
由于 M1 无法外接 PSRAM，所以本次测试中使用 RK2108B 外接 PSRAM 硬件平台测试。
硬件环境
- 主板： RK2108B EVB 板
- 屏：720x1280 video mode mipi 屏
- PSRAM 颗粒： AP memory APS6404L-xSQ 64 Mb， 工作频率范围：109~133Mhz(non-page boundary crossing)
- RK2108B SCLK_SFC1_SRC 最高支持的频率： 150Mhz
- SCLK_SFC1_SRC 实际工作频率： 132Mhz
- 4 线QPI接口，理论最大带宽为：132 * 4 / 8 = 66 MBps
CPU 单独访问 PSRAM 带宽
执行测试命令：qpi_psram，CPU 连续向 0x1c000000 地址空间读、写 4M 大小的随机数，测试结果：
| 测试项 | 速度 |
|---|---|
| 读 | 23 MB/s |
| 写 | 24 MB/s |
| 拷贝 | 12 MB/s |
VOP 单独访问PSRAM带宽
执行测试命令：display_test color_bar，VOP 根据指定的宽、高、格式、帧率访问 PSRAM 中的数据：
| 图片大小 | 位宽 | 帧率 | VOP 带宽需求 | 显示效果 |
|---|---|---|---|---|
| 720x1280 | 16bit/pixel | 30 fps | 52.73 MBps | error |
| 720x1280 | 8bit/pixel | 45 fps | 39.55 MBps | ok |
| 720x1280 | 8bit/pixel | 30 fps | 26.37 MBps | ok |
| 720x1280 | 4bit/pixel | 45 fps | 19.78 MBps | ok |
| 720x1280 | 4bit/pixel | 30 fps | 13.18 MBps | ok |
VOP 和 CPU 同时访问 PSRAM 带宽
步骤：
- 执行测试命令：display_test color_bar，VOP 根据指定的宽、高、格式、帧率连续访问 PSRAM 中的数据；
- 执行测试命令： qpi_psram，qpi_psram 会分别进行读、写、读+写的测试，可以获得 CPU 访问 PSRAM 的带宽能力；
由于屏工作在video模式，VOP 会连续的从 PSRAM 取数据，所以这个 case 构建的是实际应用中带宽最恶略的场景，即此时 VOP 和 CPU 分时交错访问 PSRAM，测试结果如下表格所示：
| 图片大小 | 位宽 | 帧率 | CPU 读 PSRAM 带宽 | CPU 写 PSRAM 带宽 | 显示效果 |
|---|---|---|---|---|---|
| 720x1280 | 8bit/pixel | 45 fps | 7 MB/s | 6 MB/s | ok |
| 720x1280 | 8bit/pixel | 30 fps | 12 MB/s | 11 MB/s | ok |
| 720x1280 | 4bit/pixel | 45 fps | 15 MB/s | 14 MB/s | ok |
| 720x1280 | 4bit/pixel | 30 fps | 18 MB/s | 17 MB/s | ok |
结论
- CPU 单独访问 PSRAM 的带宽约为：23~24MBps；
- VOP(DMA) 在分辨率为720x1280@45fps，位宽为8bit的情况下单独访问 PSRAM 的带宽约为：39.55 MBps；
- 在 VOP 按 720x1280@30fps 位宽为 4bpp 的模式下，CPU 访问 PSRAM 的带宽能力约为 17~18 MBps，与 CPU 按 720x1280@30fps 位宽为 4bpp 模式下访问 PSRAM 的带宽需求 (13.18 Mbps) 对比，余量较大。