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:
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:
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。
End
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