ZYNQ笔记（5）：软中断实现核间通信

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ZYNQ包括一个 FPGA 和两个 ARM，多个 ARM 核心相对独立的运行不同的任务，每个核心可能运行不同的操作系统或裸机程序，但是有一个主要核心，用来控制整个系统以及其他从核心的允许。因此我们可以在 CPU0 和 CPU1 中独立跑不同的应用程序，发挥双核的非对称性架构的优势和性能。

从软件的角度来看，多核处理器的运行模式主要有三种：

① AMP（非对称多进程）：多个核心相对独立的运行不同的任务，每个核心可能运行不同的操作系统或裸机程序，但是有一个主要核心，用来控制整个系统以及其它从核心的运行。

② SMP（对称多进程）：一个操作系统同等的管理各个内核，例如 PC 机。

③ BMP（受约束多进程）：与 SMP 类似，但开发者可以指定将某个任务仅在某个指定内核上执行默认情况下。

裸机程序 ZYNQ 仅运行一个 CPU，这里主要讲解 AMP 模式下，两个 CPU 同时运行的裸机程序开发方法。

一、核间中断原理（软中断SGI）

软中断的 ID 都是从0到15，并且都是上升沿触发，主要用于核间中断或者 CPU 自己中断自己。

中断函数如下：

XScuGic_SoftwareIntr(&InterruptController,//指向GIC指针
INTC_CPU0, //需要中断的CPU ID
XSCUGIC_SPI_CPU0_MASK); //使能该CPU会接受中断

二、ARM启动过程

.ARM 里有个 ROM，存储了一段程序，ROM起来后从 SD 卡读取数据
.启动 FSBL（First Boot Loader）第一启动项（有模板）
.加载 bit（FPGA配置程序），同时加载 elf（ARM应用程序），如果是操作系统则 elf 替换成 uBoot

三、搭建软件 CPU0 和 CPU1 非对称环境

1.创建 amp_fsbl 用于生成烧写镜像的时候加载 core0 和 core1的代码。

①启动 Vivado，创建 ZYNQ，勾选 SD卡和 UART 即可，并加载 SDK 开发环境

②进到 SDK ，点击 File --- New --- Application Project，命名为 amp_fsbl 并选择 CPU0

③选择 FSBL，finish

④修改 main.c 函数来启动 core1，需要两个步骤，首先把 CPU1 应用程序地址写入到 0xfffffff0地址中，这是启动 CPU1 命令的地址，然后执行 sev 指令加载 CPU1 应用程序。具体参考 UG585 的启动代码章节。

在 main.c 函数的 main 函数上方插入这段代码：

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

在 main.c 函数的 load镜像位置加入代码： StartCpu1();

2.创建 app_cpu0 应用程序

①重新创建一个新的 File --- New --- Application Project，命名为 app_cpu0，这时选择的是 CPU0

②选择 helloworld 模板即可

③将 helloworld.c 改名为 mian.c，并且用如下代码替换掉内容

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h" #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0xFFFF0000)) //无优化无符号长整形地址转成指针 int main()
{
COMM_VAL=; //Disable cache on OCM
Xil_SetTlbAttributes(0xFFFF0000,0x14de2);
while()
{
print("Hello World cpu0 \n\r");
COMM_VAL =;
while(COMM_VAL == )
{
}
}
return ;
}

该指针指向的地址为片上存储的共享内存(OCM)。可以指定这里面的任意一个地址。定义的指针变量如下所示： #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0x00020000)) 该变量CPU0和CPU1都可以在里面读写数据，可以达到CPU0和CPU1的数据交互。OCM的地址如下图所示。

④打开 Scr 目录中的文件 lscript.ld，点击下方的 Source 做如下修改：CPU0 的代码空间改为 1E00000

CPU1运行程序的地址改为fsbl里面指定的起始地址。后面为长度，有一点需要注意：CPU0的起始地址加上CPU0的长度之后不能超过CPU1的起始地址。也就是两个CPU占用的DDR的地址不能重叠。若程序很大，则CPU0需要的LENGTH就大，因此CPU1的起始地址数值就大。DDR地址范围如下所示：

3.创建 app_cpu1 应用程序

①重新创建一个新的 File --- New --- Application Project，命名为 app_cpu1，这时选择的是 CPU1

②选择 helloworld 模板即可

③将 helloworld.c 改名为 mian.c，并且用如下代码替换掉内容

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h" #define COMM_VAL (*(volatile unsigned long *)(0xFFFF0000))
int main()
{
//Disable cache on OCM
Xil_SetTlbAttributes(0xFFFF0000,0x14de2);
while()
{
while(COMM_VAL == )
{
}
print("Hello World cpu1 \n\r");
sleep();
COMM_VAL=;
}
return ;
}