玩转先楫HPM6000系列双核（下）

 

在《玩转MCU双核（上）》文章里，我们给大家介绍了先楫HPM6000系列双核的特性、使用方法以及工程编译与调试。本文紧接上篇内容，给大家详细阐述双核的通信方式、资源分配以及双核应用eRPC架构。如果大家在练手过程中，有其他的建议和想法，欢迎给我们留言互动。

 

 

 

双核的通信方式

           Communication
 

HPM双核通信方式有那些？这里列举如下：

 

A. 通信外设通信

如enet/uart/spi/can/i2c/gpio等等。Core0和Core1可通过通信外设相互之间发送消息来通信。

（ 注意：此方案会浪费对应的通讯外设，且需要硬件上支持。）

 

B. 共享内存RAM通信

Core0和Core1通过访问同一片内存RAM来达到通信。如：一个核写，另一个和读。

 

共享RAM要点

1. 双核下的共享RAM区域地址及大小必须相同。

2. 为防止CPU cache的影响，共享的RAM区域在双核下均要设置为nocache区域或者在访问前后强制刷新cache。

注意：如果设置为nocache区域，core0和core1中均要调用初始化PMP。

 

例如：

HPM-SDK双核例程下，双核linker文件中，均已分配了SHARE_RAM区域。

Core0 linker文件中的SHARE_RAM区域分配：

 

Core1 linker文件中的SHARE_RAM区域分配：

 

工程中定义共享RAM区域，并访问读写。

Core0工程下设定nocache区域，并初始化PMP。

Core1工程下同样设定为nocache区域，并初始化PMP。

如下：
 

Core0工程

 

Core1工程

 

通过debug调试，在core1中打断点，core1中写共享区域。

通过串口发送数据，在core0中读取共享区域。

运行结果如下：

从运行结果看，core1中写入的共享区域的数据和core0中读取的共享区域的数据是一致的。

 

C. 通信信箱MBX通信

HPM支持独有的通信信箱MBX来进行处理器核间通信。主要特性如下：

● 支持 2 个寄存器访问接口

● 每个接口支持 TX FIFO 和 RX FIFO

● 支持标志位反映 TX FIFO 和 RX FIFO 状态

● 支持生成中断

双核MBX通信，参考HPM-SDK例程drivers/mbx。

（注意：当然也支持读写Flash来通信，考虑到并发读写Flash带来的异常，此通信方案不推荐使用。）

 

在这里，推荐大家结合B和C方案，通过MBX做双核间的消息传递，通过共享RAM的方式来达到大数据的通信。

 

当然通过双核通信来实现双核间的同步和互斥。例如：通过MBX通信，实现类似OS互斥锁和信号量的功能。

 

 

 

双核的资源分配

                        Resources

 

HPM双核资源，除了以下资源是Core0和Core1各自私有的，其余资源均需要合理分配。

● CPU 自身的指令/数据本地存储器 ILM / DLM 为私有

● FGPIO 为私有

● 平台中断控制器 PLIC 为私有

● 软件中断控制器 PLICSW 为私有

● 机器定时器 MCHTMR 为私有

 

A：双核Flash 资源分配要点

防止Core0和Core1并发同时访问同一个flash。例如：结合MBX通信，实现互斥锁来避免并发访问。并且考虑到flash_xip(非xip的除外) 片上运行，同时应在访问flash前后，禁止和使能全局中断。

 

B：双核RAM 资源分配要点

1. 除了共享ram区域和各自私有的ILM/DLM区域。其余sram和sdram在core0和core1的分配中不可重叠，避免出现未知数据错误。

2. Core0和Core1共享RAM区域的分配，地址及大小必须相同。

 

C：双核访问同一外设要点

通常应该避免双核访问同一个外设。如果有需求要同时访问同一外设，需要注意以下几点：

1. 禁止双核均初始化同一外设。如：Core0已经初始化相关外设，Core1无需再次初始化。

2. 防止Core0和Core1并发操作同一外设。例如：结合MBX通信，实现双核互斥锁来防止并发操作。

 

D：双核使能同一外设中断要点

由于双核Core0/Core1各自的PLIC平台中断控制器是私有的，如果双核均使能了同一个外设中断，需注意以下几点：

1. 禁止双核均初始化同一外设。如：Core0已经初始化相关外设，Core1无需再次初始化。

2. 双核各自的私有PLIC中均要使能当前中断。如：Core0的PLIC中使能了IRQn_GPIO0_Z中断，Core1的PLIC中同样也要使能IRQn_GPIO0_Z中断。

3. 禁止双核外设中断处理接口中均清除中断标识位。如：Core0中清除了当前外设中断标识位，Core1中无需再次清除。如下：

 

E：双核异常要点

由于HPM双核是两个独立的CPU，是主从架构。

当双核出现异常情况，需要注意以下几点：

1. 其中一个核出现异常(crash)但未重启，另一个核仍能正常运行，不受影响。

2. Core0异常重启，Core1也会随之重启。

主从架构，Core0为主，Core1为从。当复位发生时，系统总是由Core0启动，而Core1处于待机状态，需要Core0装载启动Core1。

3. Core1异常重启，Core0仍正常运行，不受影响。

 

推荐结合看门狗WDG来合理处理双核异常情况。

 

 

 

双核应用eRPC架构

                    eRPC Structure

 

eRPC(Embeded Remote Procedure Call) 是一个简单的、易用的、高效的远程调用框架。

RPC是一种机制，Client端通过简单的本地函数调用，就能使用Server端提供的服务。对于Client端而言，使用远程服务就像调用应用程序中内置的库函数一样。

 

当Client端调用远程函数时，该函数的标识(identifier)和函数的参数(parameters)将被序列化到字节流中，此字节流通过传输层的通信通道(IPC、TCP/IP、UART、SPI等)传至Server端。Server端收到字节流数据后，解析函数参数并根据标识选择调用的服务函数。若函数有返回值，则Server端将返回值序列化并发送回Client端。

 

以下是RPC架构框图（此图仅显示一个传输方向，省略了来自Server端的回复）。

 

对应多核(MultiCore)应用，通过RPMsg-Lite是作为传输层；对于多芯片(MultiProcessor)应用，通过UART、SPI、TCP/IP等作为传输层信号通道。

 

HPM6000系列双核应用，将使用RPmsg-Lite作为传输层。

RPMsg-Lite(Remote Processor Messaging Lite)是ePRC的传输层，RPMsg协议定义了一个标准化的二进制接口，用于在多核系统中内核之间的通信。

RPMsg协议的分层模型如下：

 

它是实现eRPC的关键部分，采用的数据通讯方式为共享内存和消息通知。

详细介绍参考GitHub官方网站：

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作为数据传输层，采用MBX作为事件通知。

例程：hpm_sdk\samples\multicore\erpc