近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的不斷迭代，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類(lèi)繁多(如智能家居、工業(yè)傳感器)，對(duì)算力、功耗、實(shí)時(shí)性要求差異大，單一架構(gòu)無(wú)法滿(mǎn)足所有需求。因此米爾推出MYD-YT113i開(kāi)發(fā)板(基于全志T113-i)來(lái)應(yīng)對(duì)這一市場(chǎng)需求。

米爾基于全志T113-i核心板及開(kāi)發(fā)板

一、 T113-i芯片及OpenAMP簡(jiǎn)介

o T113-i芯片簡(jiǎn)介

T113-i由兩顆ARM A7 、一顆C906(RISC-V)和一顆DSP(HIFI 4)組成。

· C906(RISC-V核)特性：

1. 主頻最高1008MHz

2. 32KB I-cache+32 KB D-cache

3. 操作系統(tǒng)支持裸跑和FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

4. 支持少量數(shù)據(jù)核間通訊(RPMsg)和大量核間數(shù)據(jù)(RPBuf)

· DSP(HIFI 4)特性：

1. 最高主頻600MHz

2. 32KB L1 I-cache+32 KB L1 D-cache 64KB I-ram+64KB D-ram

3. 操作系統(tǒng)支持裸跑和FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

4. 支持少量數(shù)據(jù)核間通訊(RPMsg)和大量核間數(shù)據(jù)(RPBuf)

o OpenAMP系統(tǒng)原理

T113-i=2×ARM A7 + 1×C906(RISC-V) + 1×DSP(HIFI 4)組成，其中兩個(gè)A7核為主核心，C906(RISC-V核)和DSP為雙副核心。而其中的RISC-V屬于超高能效副核心，標(biāo)配內(nèi)存管理單元，可運(yùn)行RTOS或裸機(jī)程序，T113的主核運(yùn)行Linux進(jìn)行人機(jī)界面的交互和應(yīng)用流程，而RISC-V則是后臺(tái)可進(jìn)行大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集，或者相關(guān)編碼器的控制等，降低主核被中斷的次數(shù)，大大提供了主核的運(yùn)行效率。每個(gè)處理器核心相互隔離，擁有屬于自己的內(nèi)存，既可各自獨(dú)立運(yùn)行不同的任務(wù)，又可多個(gè)核心之間進(jìn)行核間通信，這些不同架構(gòu)的核心以及他們上面所運(yùn)行的軟件組合在一起，就成了 AMP 系統(tǒng)(Asymmetric Multiprocessing System 異構(gòu)多處理系統(tǒng))即非對(duì)稱(chēng)多處理架構(gòu)。

二、 AMP系統(tǒng)通信機(jī)制詳解

o AMP通信原理

由于兩個(gè)核心存在的目的是協(xié)同的處理，因此在異構(gòu)多處理系統(tǒng)中往往會(huì)形成Master-Remote結(jié)構(gòu)。主核心啟動(dòng)后啟動(dòng)從核心。當(dāng)兩個(gè)核心上的系統(tǒng)都啟動(dòng)完成后，他們之間就通過(guò)IPC(Inter Processor Communication)方式進(jìn)行通信，而 RPMsg就是IPC中的一種。

在AMP系統(tǒng)中，兩個(gè)核心通過(guò)共享內(nèi)存的方式進(jìn)行通信。兩個(gè)核心通過(guò)AMP中斷來(lái)傳遞訊息。內(nèi)存的管理由主核負(fù)責(zé)。

o 使用 RPMsg進(jìn)行核間通信

RPMsg整體通訊框架

上面介紹了通訊原理，這里講解如何通訊，AMP使用RPMsg框架進(jìn)行通訊，該框架用于AMP場(chǎng)景下處理器之間進(jìn)行相互通信。OpenAMP內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了可用于RTOS或裸機(jī)系統(tǒng)中的RPMsg框架，與Linux內(nèi)核的RPMsg框架兼容。

其通信鏈路建立流程如下：

1. RTOS 端調(diào)用 rpmsg_create_ept 創(chuàng)建指定 name 的端點(diǎn)。

2. Linux 端 rpmsg core 層收到端點(diǎn)創(chuàng)建消息，調(diào)用 rpmsg_register_device 將其作為一個(gè)設(shè)備注冊(cè)到 rpmsg bus。

3. Linux 端 rpmsg bus 匹配到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，觸發(fā)其 probe 函數(shù)。

4. Linux 端驅(qū)動(dòng) probe 函數(shù)完成一些資源的分配以及文件節(jié)點(diǎn)的生成。

5. Linux 端驅(qū)動(dòng)的 probe 函數(shù)調(diào)用完后，rpmsg bus 會(huì)回復(fù)一個(gè) ACK。

6. RTOS 端收到 ACK 后設(shè)置端點(diǎn)的狀態(tài)，此時(shí)使用 is_rpmsg_ept_ready 函數(shù)會(huì)返回 true。

RPMsg數(shù)據(jù)傳輸流程如下：

下面展示一次RPMsg數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ胚^(guò)程，下面詳細(xì)說(shuō)明：

1. arm端把數(shù)據(jù)拷貝到buffer中，在初始化時(shí)已經(jīng)將buffer和payload memory地址綁定，因此數(shù)據(jù)拷貝后相當(dāng)于存放到了payloadmemory中。

2. 在消息傳輸命令后加上數(shù)據(jù)在payload memory中的起始地址和長(zhǎng)度，組成數(shù)據(jù)包，調(diào)用RPMsg接口發(fā)送。

RPBuf：基于共享內(nèi)存和RPMsg消息通知，實(shí)現(xiàn)傳輸大數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?

RPMsg：基于VirtIO管理的共享內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?

VirtIO：原本是一套用在虛擬化環(huán)境中傳輸數(shù)據(jù)的框架，這里用作共享內(nèi)存(VRING)的管理。

OpenAMP：OpenAMP框架為RTOS、裸機(jī)和Linux用戶(hù)空間提供了RPMsg、VirtIO、re-moteproc(未列出)的實(shí)現(xiàn)，并且與Linux內(nèi)核兼容。

Msgbox：是全志平臺(tái)提供的一套消息中斷機(jī)制，已通過(guò)linux內(nèi)核中原生的mailbox框架作適配。

MSGBOX_IRO_REG：Msgbox的中斷相關(guān)寄存器。

buffer：表示申請(qǐng)到的共享內(nèi)存。用戶(hù)通過(guò)操作buffer對(duì)象，可直接訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的共享內(nèi)存。payload memory：用來(lái)存放實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)的共享內(nèi)存，因此稱(chēng)為payload(有效負(fù)載)。VRING：由Virtl0管理的一個(gè)環(huán)形共享內(nèi)存。

三、 案例與性能測(cè)試

o A核與RISC-V核通訊流程

A核與RISC-V核通訊流程如下：

1. 首先監(jiān)聽(tīng)端點(diǎn)

2. 創(chuàng)建端點(diǎn)

3. 節(jié)點(diǎn)通訊

linux向riscv發(fā)送

4. riscv接收數(shù)據(jù)

o A核與RISC-V核數(shù)據(jù)傳輸性能測(cè)試

A核與RISC-V核數(shù)據(jù)傳輸性能測(cè)試，使用rpmsg_test命令對(duì)rpmsg進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試發(fā)送方向和接收方向各自的耗時(shí)以及速率。

1. 主核測(cè)試結(jié)果：

2. 從核測(cè)試結(jié)果：

3. 通過(guò)輸出的結(jié)果可以得到：

[rpmsg1] send: 496.000000Kb 20.000000ms 24.799999M/s

[rpmsg1] receive : 496.000000Kb 9980.000000ms 0.049699Mb/s

發(fā)送496KB數(shù)據(jù)耗時(shí)20ms發(fā)送速率為24.79Mb/s

接收496KB數(shù)據(jù)耗時(shí)9980ms發(fā)送速率為0.049699Mb/s

o DSP GPADC采集測(cè)試

采集流程如下：

1. 開(kāi)啟DSP

2. DSP核打印

3. 開(kāi)啟DSP后，把GPADC0引腳接入1.8V電源，此時(shí)用戶(hù)可以執(zhí)行A核應(yīng)用程序與DSP進(jìn)行通訊，使DSP進(jìn)行GPADC采集并返回?cái)?shù)據(jù)

可以看到GPADC0收的電壓數(shù)據(jù)為1792，轉(zhuǎn)換為電壓值為：1792/1000=1.792V。