處理器間的通信 - Zynq SoC多處理器的兩個ARMA9內核的通信與存儲

處理器間的通信

為AMP 設計創建應用之前，您需要考慮應用如何進行通信（如有需要）。最簡單的方法是使用片上存儲器。Zynq SoC 配備256KB 的片上SRAM，可從以下四個源地址進行訪問：
? 利用偵測控制單元（SCU）從任意內核進行訪問；
? 利用SCU 通過AXI 加速器一致性端口（ACP）從可編程邏輯進行訪問；
? 利用片上存儲器（OCM）互聯通過高性能AXI 端口從可編程邏輯進行訪問；
? 也是利用OCM 從中央互聯進行訪問。

由于這些不同的訪問源都能對片上存儲器進行讀寫，因此尤為重要的一點是，在使用OCM 之前一定要首先詳細了解其的運行方式。

既然OCM 有多個訪問源，那么顯然應該定義一個仲裁和優先級形式。由于偵測控制單元需要最低時延（SCU 既可以是處理器內核也可以是AXI ACP 接口），因此SCU 從這些訪問源的讀操作就具有最高優先級，緊接著是SCU 寫操作，然后是OCM 互聯讀/ 寫操作。用戶可通過將片上存儲器控制寄存器中的SCU 寫操作的優先級設置為低來顛倒SCU 寫操作和OCM 互聯訪問的優先級。

OCM 本身結構為128 位字，分成四個64KB 分區，并位于PS 地址空間的不同位置。初始配置下，前三個64KB 區塊布置在地址空間的起始位置，最后一個64KB 區塊置于地址空間的末尾（見圖5）。

簡單的片上存儲器實例

您可使用賽靈思I/O 函數訪問OCM，以便從所選的存儲器地址讀取和寫入數據。這些函數包含在Xil_IO.h 中，可支持在CPU 地址空間內存儲和訪問8 位、16 位或32 位字符型、短整型或整型數據。使用這些函數時，只需知道您希望訪問的地址以及想要在此存儲的值即可。如果是寫操作，方法如下，

使用該技術時要確保兩個地址指向片上存儲器中的相同位置，尤其是當不同人編寫不同內核程序時更應如此，為此更好的方法是使用共同的頭文件。該文件將包含針對特定傳輸的相關操作地址的宏定義，例如：

另一種備選方法是讓兩個程序都使用指示器來訪問存儲單元。您可以通過使用宏命令定義指向恒定地址的指示器（一般用C 語言）來實現這一點：

此外，您還可以對地址再次進行宏定義，以確保該地址為兩個應用程序的共用地址。這種方法無需使用賽靈思I/O 庫，而是通過指示器實現簡單訪問。

處理器間的中斷
Zynq SoC 中的每個內核都有16 個軟件生成的中斷。如上文所提到的，每個內核都能實現自身與另一個內核或兩個內核的中斷。使用軟件中斷與使用硬件中斷基本相似，區別只在于您如何觸發它們。若使用軟件中斷，正在接收的應用就無需針對更新數據而對目標存儲單元進行輪詢。

就像使用任何硬件中斷時一樣，您需要對兩個內核中的通用中斷控制器進行配置。敬請參閱《賽靈思中國通訊》第52 期的“如何在Zynq SoC上使用中斷”以了解更多相關信息。

然后，您可以使用xscugic.h 中提供的XScuGic_SoftwareIntr 函數在正在更新的內核中觸發軟件中斷。該命令將向該指定內核發出一個軟件中斷，再由該內核進行適當操作：

您必須為內核0和內核1應用對DDR存儲器進行正確分段，否則會存在其中一個應用破壞另一個應用的風險。

創建應用
將文件添加到庫之后，下個階段就是生成AMP 解決方案的三個重要部分：AMP 第一階段引導載入程序、內核0應用和內核1 應用。您必須為每個部分生成一個不同的板支持包（BSP）。

您需要做的第一件事是用SDK創建一個新的FSBL。選擇“新建應用項目”，創建一個支持AMP 的FSBL 項目。這與創建一般FSBL 的過程沒有什么不同。不過，這次您需要選擇“Zynq FSBL for AMP”模板，如圖3 所示。

圖3 – 為AMP設計選擇第一階段引導載入程序

完成AMP FSBL 創建之后，接下來需要為第一個內核創建應用。一定要選擇內核0 和您的首選操作系統，并允許其創建自己的BSP，如圖4 所示。

圖4 – 為內核0創建應用和BSP

創建應用之后，您需要正確定義應用在DDR 存儲器中的位置（應用將從該位置執行）。為此，您需要編輯圖5 中的鏈接器腳本，以顯示DDR 的基地址和大小。這一點很重要，因為如果沒有為內核0 和內核1應用對DDR 存儲器進行正確分段，就會存在其中一個應用破壞另一個應用的風險。

圖5 – 內核0的DDR位置和大小

完成分段之后，您現在可以編寫希望在內核0 上執行的應用，因為該內核是AMP 系統中的主管。內核0 必須啟動內核1 應用的執行。您需要將圖6 中的代碼段包含在應用中。這段代碼禁用片上存儲器上的高速緩存，并將內核1 程序的起始地址寫到一個內核1 將會訪問的地址。一旦內核0 執行Set Event（SEV）命令，內核1 便開始執行其程序。

圖6 – 通過編碼禁用片上存儲器上的高速緩存

下一步是為內核1 創建BSP。一定要使用修改后的獨立OS（standalone_amp，如圖7 所示），這一點很重要，因為它能防止PS 偵測控制單元的重新初始化。就這一點而言，在創建項目時不要像對待內核0那樣允許其自動生成BSP。必須確保在CPU 選項中選擇內核1。

圖7 – 為內核1創建BSP

既然您已經為內核1 創建了BSP，那么接下來首先需要修改BSP的設置，才能繼續創建您想要在內核1 上運行的應用。這非常簡單，只需要向BSP 驅動器部分的配置中添加一個額外的編譯器標志：–DUSE_AMP=1。

這一步完成后，您就可以任意為內核1 創建應用了。務必選擇內核1 作為處理器，并使用您剛剛創建的BSP。創建新應用之后，您需要再次在DDR 存儲器中定義正確的存儲單元，而內核1 程序將從此處執行。您可按照之前的方法通過編輯內核1 應用的鏈接器腳本來完成設定。與第一個內核一樣，在該應用中同樣要禁用片上存儲器上的高速緩存—— 該高速緩存可用來在這兩個處理器之間進行通信。

將所有組件完美整合

在創建應用和構建項目之后，您現在應已擁有以下組件：
? AMP FSBL ELF ；
? 內核0 ELF ；
? 內核1 ELF ；
? BIT 文件，用來為預期能夠實現AMP 的Zynq 器件定義配置。

使用所提供的工具在Zynq SoC上創建非對稱多處理應用可以變得非常簡單。

為了使Zynq SoC 從所選的配置存儲器中引導，您需要一個.bin 文件。要創建該文件，您還需要一個BIF 文件。BIF 文件規定了應使用哪些文件創建BIN 文件以及它們的順序。不要使用SDK 中的“創建Zynq”引導映像，而應使用ISE? 設計套件命令提示符和BAT 文件（BAT 文件是XAPP1079 的一部分，位于下載目錄designworkootgen）。該目錄包含一個BIF 文件和一個cpu1_bootvec.bin，后者作為修改后的FSBL 的一部分，用于阻止其查找和加載更多應用。

要生成BIN 文件，您需要將生成的三個ELF 文件復制到bootgen 目錄，并對BIF 文件進行編輯以確保其中的ELF 名稱正確無誤（如圖8 所示）。