Ce que nous avons découvert en décodant la mémoire LPDDR5X d’un smartphone à l’aide de l’analyseur de protocole M7030 DDR/LPDDR

Au sein des laboratoires de R&D d’Introspect, nous aimons toujours analyser des systèmes en fonctionnement et comprendre leur fonctionnement. Dans cet article, nous nous sommes demandé s’il était possible de décoder un smartphone de nouvelle génération équipé d’une mémoire LPDDR5x de type « package-on-package ». Pour ce faire, nous avons utilisé un interposeur à pointe intégrée, une sonde active RSH2 et l’analyseur de protocole M7030. Poursuivez votre lecture pour découvrir ce que nous avons appris !

Le dispositif de test

La figure 1 présente le montage que nous avons utilisé. Comme il s’agit d’un smartphone, vous pouvez constater à quel point la carte mère de l’appareil est minuscule. Sur la figure, l’interposeur à embouts intégrés est placé entre le processeur d’applications et le module de mémoire LPDDR5x. L’interposeur nous a permis de sonder à la fois le bus CA et le bus DQ. L’interposeur transmet les signaux mesurés via une interface à câble micro-coaxial blindé, ce qui évite d’avoir à souder des pointes de sonde actives externes.

Figure 1 : Interposeur à embout intégré installé sur un smartphone équipé d’un dispositif de mémoire LPDDR5x de type « Package-on-Package » (POP).

La figure 2 présente l’analyseur de protocole M7030 DDR/LPDDR. Cet instrument a été utilisé pour décoder le bus CA du téléphone et déterminer comment le système d’exploitation programme la mémoire.

Figure 2 : Analyseur de protocole M7030 DDR/LPDDR.

Décodage du bus CA

Séquence de commandes lorsque le téléphone est débranché du chargeur

Nous avons tout d’abord mesuré le téléphone alors qu’il fonctionnait sur sa propre batterie et qu’il était débranché du chargeur. La figure 3 présente une séquence de commandes typique que nous avons observée. Comme vous pouvez le constater, il existe toute une série de commandes telles que ACT1/ACT2, CAS, REF, et bien sûr des commandes de lecture et d’écriture. Notez toutefois les deux commandes mises en évidence, à savoir PDE et PDX. Il s’agit respectivement des commandes d’entrée et de sortie du mode de mise en veille, qui contrôlent le moment où le signal d’horloge vers la mémoire est complètement interrompu.

Figure 3 : Trace de l’analyseur de protocole M7030 montrant la présence des commandes PDE et PDX.

Ainsi, le téléphone gère manifestement l’autonomie de la batterie en bloquant complètement les accès au périphérique de mémoire. De plus, si vous observez le menu déroulant situé à gauche de la figure 3, vous verrez une liste (ou un filtre) de toutes les commandes reçues au cours de la trace actuelle. Nous avons remarqué que plus le niveau de charge de la batterie était bas, plus le processeur d’applications envoyait de commandes PDE et PDX. Cela est logique, car le téléphone tente d’économiser son énergie !

Séquence de commandes lors du branchement au chargeur

Nous avons ensuite branché le téléphone au chargeur. Nous étions curieux de savoir si la fréquence des commandes PDE et PDX allait changer ou non. À notre grande surprise, nous avons constaté que le téléphone n’envoyait absolument aucune commande PDE ni PDX ! La figure 4 présente un tracé sur lequel nous avons mis en évidence la liste des commandes observées. Comme vous pouvez le constater, il n’y a aucune entrée pour les commandes PDE et PDX. Vous pouvez donc vous attendre à ce que votre téléphone fonctionne plus rapidement lorsqu’il est branché sur le chargeur !

Figure 4 : Trace de l’analyseur de protocole M7030 ne comportant aucune commande PDE ni PDX.

Beaucoup de changements de fréquence !

Enfin, que le chargeur soit branché ou non, nous avons remarqué que le téléphone effectuait de nombreux changements de fréquence d’horloge au niveau de la mémoire. En vous référant à la figure 5, vous verrez la séquence de commandes classique liée au changement de la fréquence de consigne (FSP). Vous verrez les commandes MRW juste avant le changement de fréquence, puis les commandes MRW juste après le changement de fréquence, et enfin une commande MPC. La figure 6 présente le diagramme temporel illustrant le changement instantané de fréquence tel qu’il a été capturé par l’analyseur de protocole M7030.

Figure 5 : Séquence de commandes de modification de la fréquence.

Figure 6 : Diagramme temporel de la variation de fréquence.

Les changements de fréquence constituent une caractéristique particulièrement importante de la conception moderne des interfaces mémoire. Tout analyseur de protocole ou analyseur logique doit être capable de réagir à ces variations de fréquence et de faciliter leur débogage. L’analyseur de protocole DDR/LPDDR M7030 d’Introspect Technology a été spécialement conçu pour gérer les variations de fréquence instantanées, comme l’illustrent les figures 5 et 6 ci-dessus.

Résumé

Dans cet article, nous avons décidé d’analyser en détail un smartphone moderne à l’aide de l’interposeur à embout intégré d’Introspect, d’une sonde active RSH2 et de l’analyseur de protocole M7030. Ce que nous avons découvert était fascinant. Le système d’exploitation du téléphone modifie en effet considérablement la manière dont il gère la mémoire en fonction de ses différentes conditions de fonctionnement et du niveau de charge de sa batterie. Par exemple, lorsqu’il est branché, le téléphone fonctionne à pleine puissance sans exécuter les commandes d’entrée et de sortie du mode veille.

Avez-vous besoin de décoder un module en temps réel équipé d’une mémoire DDR ou LPDDR ? N’hésitez pas à nous contacter à l’adresse info@introspect.ca pour obtenir plus d’informations et découvrir à quel point le M7030 est simple d’utilisation.