基于Tricore芯片的AUTOSAR架构下的多核启动

前言

随着汽车ECU迅速的往域控制器方向发展，ECU要出来任务越来越多，单核CPU的负载越来越大，多核ECU势在必行。AUTOSAR架构下OS支持多核处理，本系列文章将详细介绍AUTOSAR架构下的多核机制。本文介绍基于Tricore芯片的AUTOSAR架构下的多核启动。

缩略词

简写	全称
UCB	User Configuration Block
SSW	Startup Software
BMHD	Boot Mode Headers
SYSCON	System Configuration Register

参考文档

1. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

2. AURIXTC3XX_um_part1_v2.0.pdf

注：本公众号文章中使用了一些第三方工具和文档，若有侵权，请联系作者删除!

正文

1. Tricore多核启动

背景知识1：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的启动地址是配置Tricore启动后SSW从用户程序的哪个地址开始运行，LD链接文件里面的入口地址Entry Point是配置链接器把上电就执行的用户入口代码地址链接到Entry Point，二者应该是同一个地址，也就是说：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的启动地址 要等于LD链接文件中的Entry Point启动地址。

参考文档：

TC3xx芯片的UCB详解

Note: 想arm-cotex M4芯片（e.g. S32K144），没有SSW这个固化程序，一上电默认就从0地址启动，所以我们的LD文件需要把我们的Reset_Handler放到0地址处。

参考文档：

S32K平台学习（1）-S32K144启动流程分析

问题1：Tricore是多核ECU，为什么上电后只有Core 0在Runing状态？ Core1/2/…是在halt状态？

如下三个图所示，Tricore上电后，CPU0默认进入RUN状态，CPU1和CPU2默认进入halted状态。

如下图所示，Tricore芯片的CPU0(Core0)在上电（Reset）后默认是进入RUN状态的，其他CPUx默认是进入HALT状态的，这是芯片特性。

我们可以通过配置SYSCON寄存器的BHALT位=0b使得CPUx进入RUN状态。

答：这是CPU芯片特性定义的。

背景知识2：我们可以在Core0启动后，通过配置SYSCON寄存器的BHALT位域来启动其他Slave核，在其实Slave核的同时应该配置Slave Core的PC指针到我们想要Slave Core启动的地址处。

2. OS多核启动时序

AUTOSAR架构下， 多核系统分主核（Mater Core，通常也是BSW Core，Tricore芯片下的CPU0）和从核（Slave Core）。系统启动后Master Core自动启动，Slave Core由Master Core启动OS后再通知启动。

图一为Core0的启动时序，ECU上电后（或者Reset）只有Master Core会Run起来，Master  Core的启动代码Startup()会跳转到main()函数，main函数调用EcuM_Init()开始Master Core 0的Start Sequence:

StartCore:  调用Os_Hal_CoreStart启动所有Slave Core.

Os_Hal_CoreStart:  配置芯片寄存器真正启动Slave Core（后文详细分析）.

StartOS: 启动OS.

Os_BarrierSynchronize: 开始进行核同步，也就是等待Slave Core运行到这个地方，没有完成核同步钱，Master Core会阻塞在这个地方（后文详细分析OS Barriers机制）。

Rte_Start: 完成核同步后，OS调度进入Core0的Init Task，Init Task中调用Rte_Start。

Note：Core0 的Init Task一般不会mapping任何的SWC的Runnable，这样Init Task就需要手动实现（不会由RTE自动生成），在Init Task中就能手写我们想要运行的代码，比如：e.g. 调用Rte_Start().

完成以上的任务后，Core0完成了Start Sequence，开始Cyclic Task的调度。

Figure 1: OS Core0 start sequence.

Master Core调用Os_Hal_CoreStart()后，Slave Core就会立刻启动，启动Sequence和Core0基本一样，只不过没有启动Slave的步骤。值得注意的是，Slave Core先调用Rte_Start()，而后再调用Os_BarrierSynchronize().

Figure 2: OS Core1 start sequence.

3. 多核启动关键步骤分析

3.1 StartCore分析

StartCore()最后会调用Os_Hal_CoreStart()启动Slave Core, 代码如下所示，最主要的就是

1. 配置PC指针指向Slave Core的启动地址，这个启动地址可以在Davinci工具中配置（_start_core1）。

2. 配置SYCON寄存器控制Slave Core从Halt状态切换到Run状态（SYSCON.BHALT位域写入0）。

 

OS_FUNC_ATTRIBUTE_DEFINITION(OS_LOCAL_INLINE void, OS_CODE, OS_ALWAYS_INLINE,
Os_Hal_CoreStart,
(
P2CONST(Os_Hal_CoreConfigType, AUTOMATIC, OS_CONST) Core
))
{
  /* #10 Write the foreign PC with the startup code symbol for core 1. */
  *((volatile uint32*)Core->ProgramCounterRegister) = (uint32)(Core->StartLabelAddress);                                
  /* #20 Reset the core. */
  *((volatile uint32*)Core->DBGSRRegister) = OS_HAL_DBGSR_START_CORE;                                                   
  /* #30 Release the core. */
  *((volatile uint32*)Core->SYSCON_CORECON_Register) &= ~OS_HAL_SYSCON_BHALT_MASK;                                               
}

 

3.2 Os_BarrierSynchronize分析

Os_BarrierSynchronize()就是OsBarriers的具体实现，如果一个Barrier被多个Task引用了，那么只有引用这个Barrier的所有Task都调用了Os_BarrierSynchronize(Same BarrierID)后Task才会跳出阻塞状态，这样就能实现核同步。

参考文档：MICROSAR Classic OS Technical Reference.

问题2：为什么要让Slave Core的Rte_Start先调用了？

答：Vector的推荐代码这么写的。

参考文档：How to deal with MICROSAR Multi-Core Projects.

4. 总结

a. Tricore芯片Reset后只有Master Core0会进入到Run状态，Slave Cores处于Halt状态。

b. AUTSAR Master Core的 OS调用StartCore()启动Slave Core.

c. StartCore()最终调用Os_Hal_CoreStart()配置Tricore芯片的PC指针和SYSCON寄存器启动Slave Core.

d. OS通过OsBarriers机制实现核同步。

　　审核编辑：汤梓红