ZYNQ筆記（5）：軟中斷實現核間通信

本文轉載自查看原文 2019-07-31 15:23 1147 ZYNQ

　　ZYNQ包括一個 FPGA 和兩個 ARM，多個 ARM 核心相對獨立的運行不同的任務，每個核心可能運行不同的操作系統或裸機程序，但是有一個主要核心，用來控制整個系統以及其他從核心的允許。因此我們可以在 CPU0 和 CPU1 中獨立跑不同的應用程序，發揮雙核的非對稱性架構的優勢和性能。

　　從軟件的角度來看，多核處理器的運行模式主要有三種：

　　① AMP（非對稱多進程）：多個核心相對獨立的運行不同的任務，每個核心可能運行不同的操作系統或裸機程序，但是有一個主要核心，用來控制整個系統以及其它從核心的運行。

　　② SMP（對稱多進程）：一個操作系統同等的管理各個內核，例如 PC 機。

　　③ BMP（受約束多進程）：與 SMP 類似，但開發者可以指定將某個任務僅在某個指定內核上執行默認情況下。

　　裸機程序 ZYNQ 僅運行一個 CPU，這里主要講解 AMP 模式下，兩個 CPU 同時運行的裸機程序開發方法。

一、核間中斷原理（軟中斷SGI）

　　軟中斷的 ID 都是從0到15，並且都是上升沿觸發，主要用於核間中斷或者 CPU 自己中斷自己。

　　中斷函數如下：

XScuGic_SoftwareIntr(&InterruptController,　　　//指向GIC指針
                     INTC_CPU0,                //需要中斷的CPU ID
                     XSCUGIC_SPI_CPU0_MASK);   //使能該CPU會接受中斷

二、ARM啟動過程

1.ARM 里有個 ROM，存儲了一段程序，ROM起來后從 SD 卡讀取數據
2.啟動 FSBL（First Boot Loader）第一啟動項（有模板）
3.加載 bit（FPGA配置程序），同時加載 elf（ARM應用程序），如果是操作系統則 elf 替換成 uBoot

三、搭建軟件 CPU0 和 CPU1 非對稱環境

1.創建 amp_fsbl 用於生成燒寫鏡像的時候加載 core0 和 core1的代碼。

①啟動 Vivado，創建 ZYNQ，勾選 SD卡和 UART 即可，並加載 SDK 開發環境

②進到 SDK ，點擊 File --- New --- Application Project，命名為 amp_fsbl 並選擇 CPU0

③選擇 FSBL，finish

④修改 main.c 函數來啟動 core1，需要兩個步驟，首先把 CPU1 應用程序地址寫入到 0xfffffff0地址中，這是啟動 CPU1 命令的地址，然后執行 sev 指令加載 CPU1 應用程序。具體參考 UG585 的啟動代碼章節。

在 main.c 函數的 main 函數上方插入這段代碼：

 1 #define sev() __asm__("sev")
 2 #define CPU1STARTADR 0xFFFFFFF0
 3 #define CPU1STARTMEM 0x2000000
 4 
 5 void StartCpu1(void)
 6 {
 7     #if 1
 8     fsbl_printf(DEBUG_GENERAL,"FSBL: Write the address of the application for CPU 1 to 0xFFFFFFF0\n\r");
 9     Xil_Out32(CPU1STARTADR, CPU1STARTMEM);
10     dmb(); //waits until write has finished
11     fsbl_printf(DEBUG_GENERAL,"FSBL: Execute the SEV instruction to cause CPU 1 to wake up and jump to the application\n\r");
12     sev();
13     #endif
14 }

在 main.c 函數的 load鏡像位置加入代碼： StartCpu1();

2.創建 app_cpu0 應用程序

①重新創建一個新的 File --- New --- Application Project，命名為 app_cpu0，這時選擇的是 CPU0

②選擇 helloworld 模板即可

③將 helloworld.c 改名為 mian.c，並且用如下代碼替換掉內容

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "platform.h"
 3 #include "xil_printf.h"
 4 
 5 #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0xFFFF0000)) //無優化無符號長整形地址轉成指針
 6 
 7 int main()
 8 {
 9     COMM_VAL=0;
10 
11     //Disable cache on OCM
12     Xil_SetTlbAttributes(0xFFFF0000,0x14de2);
13     while(1)
14     {
15         print("Hello World cpu0 \n\r");
16         COMM_VAL =1;
17         while(COMM_VAL == 1)
18         {
19         }
20     }
21     return 0;
22 }

該指針指向的地址為片上存儲的共享內存(OCM)。可以指定這里面的任意一個地址。定義的指針變量如下所示： #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0x00020000)) 該變量CPU0和CPU1都可以在里面讀寫數據，可以達到CPU0和CPU1的數據交互。OCM的地址如下圖所示。

④打開 Scr 目錄中的文件 lscript.ld，點擊下方的 Source 做如下修改：CPU0 的代碼空間改為 1E00000

CPU1運行程序的地址改為fsbl里面指定的起始地址。后面為長度，有一點需要注意：CPU0的起始地址加上CPU0的長度之后不能超過CPU1的起始地址。也就是兩個CPU占用的DDR的地址不能重疊。若程序很大，則CPU0需要的LENGTH就大，因此CPU1的起始地址數值就大。DDR地址范圍如下所示：

3.創建 app_cpu1 應用程序

①重新創建一個新的 File --- New --- Application Project，命名為 app_cpu1，這時選擇的是 CPU1

②選擇 helloworld 模板即可

③將 helloworld.c 改名為 mian.c，並且用如下代碼替換掉內容

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "platform.h"
 3 #include "xil_printf.h"
 4 
 5 #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0xFFFF0000))
 6 int main()
 7 {
 8     //Disable cache on OCM
 9     Xil_SetTlbAttributes(0xFFFF0000,0x14de2);
10     while(1)
11     {
12         while(COMM_VAL == 0)
13         {
14         }
15     print("Hello World cpu1 \n\r");
16     sleep(2);
17     COMM_VAL=0;
18     }
19     return 0;
20 }