先楫HPM6000系列MCU雙核的通信方式和資源分配

在《玩轉(zhuǎn)MCU雙核（上）》文章里，我們給大家介紹了先楫HPM6000系列雙核的特性、使用方法以及工程編譯與調(diào)試。本文緊接上篇內(nèi)容，給大家詳細(xì)闡述雙核的通信方式、資源分配以及雙核應(yīng)用eRPC架構(gòu)。如果大家在練手過程中，有其他的建議和想法，歡迎給我們留言互動(dòng)。

雙核的通信方式

Communication

HPM雙核通信方式有那些？這里列舉如下：

A. 通信外設(shè)通信

如enet/uart/spi/can/i2c/gpio等等。Core0和Core1可通過通信外設(shè)相互之間發(fā)送消息來通信。

（ 注意：此方案會(huì)浪費(fèi)對應(yīng)的通訊外設(shè)，且需要硬件上支持。）

B. 共享內(nèi)存RAM通信

Core0和Core1通過訪問同一片內(nèi)存RAM來達(dá)到通信。如：一個(gè)核寫，另一個(gè)和讀。

共享RAM要點(diǎn)

1. 雙核下的共享RAM區(qū)域地址及大小必須相同。

2. 為防止CPU cache的影響，共享的RAM區(qū)域在雙核下均要設(shè)置為nocache區(qū)域或者在訪問前后強(qiáng)制刷新cache。

注意：如果設(shè)置為nocache區(qū)域，core0和core1中均要調(diào)用初始化PMP。

例如：

HPM-SDK雙核例程下，雙核linker文件中，均已分配了SHARE_RAM區(qū)域。

Core0 linker文件中的SHARE_RAM區(qū)域分配：

Core1 linker文件中的SHARE_RAM區(qū)域分配：

工程中定義共享RAM區(qū)域，并訪問讀寫。

Core0工程下設(shè)定nocache區(qū)域，并初始化PMP。

Core1工程下同樣設(shè)定為nocache區(qū)域，并初始化PMP。

如下：

Core0工程

Core1工程

通過debug調(diào)試，在core1中打斷點(diǎn)，core1中寫共享區(qū)域。

通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，在core0中讀取共享區(qū)域。

運(yùn)行結(jié)果如下：

從運(yùn)行結(jié)果看，core1中寫入的共享區(qū)域的數(shù)據(jù)和core0中讀取的共享區(qū)域的數(shù)據(jù)是一致的。

C. 通信信箱MBX通信

HPM支持獨(dú)有的通信信箱MBX來進(jìn)行處理器核間通信。主要特性如下：

● 支持 2 個(gè)寄存器訪問接口

● 每個(gè)接口支持 TX FIFO 和 RX FIFO

● 支持標(biāo)志位反映 TX FIFO 和 RX FIFO 狀態(tài)

● 支持生成中斷

雙核MBX通信，參考HPM-SDK例程drivers/mbx。

（注意：當(dāng)然也支持讀寫Flash來通信，考慮到并發(fā)讀寫Flash帶來的異常，此通信方案不推薦使用。）

在這里，推薦大家結(jié)合B和C方案，通過MBX做雙核間的消息傳遞，通過共享RAM的方式來達(dá)到大數(shù)據(jù)的通信。

當(dāng)然通過雙核通信來實(shí)現(xiàn)雙核間的同步和互斥。例如：通過MBX通信，實(shí)現(xiàn)類似OS互斥鎖和信號量的功能。

雙核的資源分配

Resources

HPM雙核資源，除了以下資源是Core0和Core1各自私有的，其余資源均需要合理分配。

● CPU 自身的指令/數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)器 ILM / DLM 為私有

● FGPIO 為私有

● 平臺中斷控制器 PLIC 為私有

● 軟件中斷控制器 PLICSW 為私有

● 機(jī)器定時(shí)器 MCHTMR 為私有

A：雙核Flash 資源分配要點(diǎn)

防止Core0和Core1并發(fā)同時(shí)訪問同一個(gè)flash。例如：結(jié)合MBX通信，實(shí)現(xiàn)互斥鎖來避免并發(fā)訪問。并且考慮到flash_xip(非xip的除外) 片上運(yùn)行，同時(shí)應(yīng)在訪問flash前后，禁止和使能全局中斷。

B：雙核RAM 資源分配要點(diǎn)

1. 除了共享ram區(qū)域和各自私有的ILM/DLM區(qū)域。其余sram和sdram在core0和core1的分配中不可重疊，避免出現(xiàn)未知數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

2. Core0和Core1共享RAM區(qū)域的分配，地址及大小必須相同。

C：雙核訪問同一外設(shè)要點(diǎn)

通常應(yīng)該避免雙核訪問同一個(gè)外設(shè)。如果有需求要同時(shí)訪問同一外設(shè)，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 禁止雙核均初始化同一外設(shè)。如：Core0已經(jīng)初始化相關(guān)外設(shè)，Core1無需再次初始化。

2. 防止Core0和Core1并發(fā)操作同一外設(shè)。例如：結(jié)合MBX通信，實(shí)現(xiàn)雙核互斥鎖來防止并發(fā)操作。

D：雙核使能同一外設(shè)中斷要點(diǎn)

由于雙核Core0/Core1各自的PLIC平臺中斷控制器是私有的，如果雙核均使能了同一個(gè)外設(shè)中斷，需注意以下幾點(diǎn)：

1. 禁止雙核均初始化同一外設(shè)。如：Core0已經(jīng)初始化相關(guān)外設(shè)，Core1無需再次初始化。

2. 雙核各自的私有PLIC中均要使能當(dāng)前中斷。如：Core0的PLIC中使能了IRQn_GPIO0_Z中斷，Core1的PLIC中同樣也要使能IRQn_GPIO0_Z中斷。

3. 禁止雙核外設(shè)中斷處理接口中均清除中斷標(biāo)識位。如：Core0中清除了當(dāng)前外設(shè)中斷標(biāo)識位，Core1中無需再次清除。如下：

E：雙核異常要點(diǎn)

由于HPM雙核是兩個(gè)獨(dú)立的CPU，是主從架構(gòu)。

當(dāng)雙核出現(xiàn)異常情況，需要注意以下幾點(diǎn)：

1. 其中一個(gè)核出現(xiàn)異常(crash)但未重啟，另一個(gè)核仍能正常運(yùn)行，不受影響。

2. Core0異常重啟，Core1也會(huì)隨之重啟。

主從架構(gòu)，Core0為主，Core1為從。當(dāng)復(fù)位發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)總是由Core0啟動(dòng)，而Core1處于待機(jī)狀態(tài)，需要Core0裝載啟動(dòng)Core1。

3. Core1異常重啟，Core0仍正常運(yùn)行，不受影響。

推薦結(jié)合看門狗WDG來合理處理雙核異常情況。

雙核應(yīng)用eRPC架構(gòu)

eRPC Structure

eRPC(Embeded Remote Procedure Call) 是一個(gè)簡單的、易用的、高效的遠(yuǎn)程調(diào)用框架。

RPC是一種機(jī)制，Client端通過簡單的本地函數(shù)調(diào)用，就能使用Server端提供的服務(wù)。對于Client端而言，使用遠(yuǎn)程服務(wù)就像調(diào)用應(yīng)用程序中內(nèi)置的庫函數(shù)一樣。

當(dāng)Client端調(diào)用遠(yuǎn)程函數(shù)時(shí)，該函數(shù)的標(biāo)識(identifier)和函數(shù)的參數(shù)(parameters)將被序列化到字節(jié)流中，此字節(jié)流通過傳輸層的通信通道(IPC、TCP/IP、UART、SPI等)傳至Server端。Server端收到字節(jié)流數(shù)據(jù)后，解析函數(shù)參數(shù)并根據(jù)標(biāo)識選擇調(diào)用的服務(wù)函數(shù)。若函數(shù)有返回值，則Server端將返回值序列化并發(fā)送回Client端。

以下是RPC架構(gòu)框圖（此圖僅顯示一個(gè)傳輸方向，省略了來自Server端的回復(fù)）。

對應(yīng)多核(MultiCore)應(yīng)用，通過RPMsg-Lite是作為傳輸層；對于多芯片(MultiProcessor)應(yīng)用，通過UART、SPI、TCP/IP等作為傳輸層信號通道。

HPM6000系列雙核應(yīng)用，將使用RPmsg-Lite作為傳輸層。

RPMsg-Lite(Remote Processor Messaging Lite)是ePRC的傳輸層，RPMsg協(xié)議定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的二進(jìn)制接口，用于在多核系統(tǒng)中內(nèi)核之間的通信。

RPMsg協(xié)議的分層模型如下：

它是實(shí)現(xiàn)eRPC的關(guān)鍵部分，采用的數(shù)據(jù)通訊方式為共享內(nèi)存和消息通知。

詳細(xì)介紹參考GitHub官方網(wǎng)站：

https://github.com/EmbeddedRPC/erpc

https://github.com/nxp-mcuxpresso/rpmsg-lite

HPM-SDK已完成了eRPC的移植，采用RPmsg-Lite作為數(shù)據(jù)傳輸層，采用MBX作為事件通知。

例程：hpm_sdksamplesmulticoreerpc

本次對先楫HPM6000系列雙核的內(nèi)容介紹到此結(jié)束，大家有什么建議或想法，或是您想進(jìn)一步了解先楫半導(dǎo)體產(chǎn)品的其他內(nèi)容，歡迎給我們留言互動(dòng)。先楫生態(tài)社區(qū)需要您的關(guān)注和支持，感謝！

“先楫半導(dǎo)體”（HPMicro）是一家致力于高性能嵌入式解決方案的半導(dǎo)體公司，產(chǎn)品覆蓋微控制器、微處理器和周邊芯片，以及配套的開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)。公司成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區(qū)，并在天津、深圳、蘇州和杭州均設(shè)立分公司。核心團(tuán)隊(duì)來自世界知名半導(dǎo)體公司管理團(tuán)隊(duì)，具有15年以上，超過20個(gè)SoC的豐富的研發(fā)及管理經(jīng)驗(yàn)。

先楫半導(dǎo)體以產(chǎn)品質(zhì)量為本，所有產(chǎn)品均通過嚴(yán)格的可靠性測試。目前已經(jīng)量產(chǎn)的高性能通用MCU產(chǎn)品系列HPM6700/6400、HPM6300及HPM6200，性能領(lǐng)先國際同類產(chǎn)品，并完成AEC-Q100認(rèn)證，全力服務(wù)中國工業(yè)，汽車和能源市場。

審核編輯：湯梓紅