一篇文章帶您玩轉(zhuǎn)T113的ARM+RISC-V+DSP三核異構(gòu)！

近年來，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)備種類繁多（如智能家居、工業(yè)傳感器），對算力、功耗、實時性要求差異大，單一架構(gòu)無法滿足所有需求。因此米爾推出MYD-YT113i開發(fā)板（基于全志T113-i）來應(yīng)對這一市場需求。

米爾基于全志T113-i核心板及開發(fā)板

一、T113-i芯片及OpenAMP簡介

o   T113-i芯片簡介

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實時操作系統(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實時操作系統(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，可運行RTOS或裸機程序，T113的主核運行Linux進行人機界面的交互和應(yīng)用流程，而RISC-V則是后臺可進行大數(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行效率。每個處理器核心相互隔離，擁有屬于自己的內(nèi)存，既可各自獨立運行不同的任務(wù)，又可多個核心之間進行核間通信，這些不同架構(gòu)的核心以及他們上面所運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)）即非對稱多處理架構(gòu)。

二、AMP系統(tǒng)通信機制詳解

o   AMP通信原理

由于兩個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)中往往會形成Master-Remote結(jié)構(gòu)。主核心啟動后啟動從核心。當(dāng)兩個核心上的系統(tǒng)都啟動完成后，他們之間就通過IPC（Inter Processor Communication）方式進行通信，而 RPMsg就是IPC中的一種。

在AMP系統(tǒng)中，兩個核心通過共享內(nèi)存的方式進行通信。兩個核心通過AMP中斷來傳遞訊息。內(nèi)存的管理由主核負責(zé)。

o   使用 RPMsg進行核間通信

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框架進行通訊，該框架用于AMP場景下處理器之間進行相互通信。OpenAMP內(nèi)部實現(xiàn)了可用于RTOS或裸機系統(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。

2.Linux端rpmsg core層收到端點創(chuàng)建消息，調(diào)用rpmsg_register_device 將其作為一個設(shè)備注冊到      rpmsg bus。

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

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

5.Linux端驅(qū)動的 probe 函數(shù)調(diào)用完后，rpmsg bus 會回復(fù)一個 ACK。

6.RTOS 端收到 ACK 后設(shè)置端點的狀態(tài)，此時使用 is_rpmsg_ept_ready 函數(shù)會返回 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^程，下面詳細說明：

 arm端把數(shù)據(jù)拷貝到buffer中，在初始化時已經(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。

1.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，實現(xiàn)傳輸大數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?/p>

RPMsg：基于VirtIO管理的共享內(nèi)存，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?/p>

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、裸機和Linux用戶空間提供了RPMsg、VirtIO、re-moteproc（未列出）的實現(xiàn)，并且與Linux內(nèi)核兼容。

Msgbox：是全志平臺提供的一套消息中斷機制，已通過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：表示申請到的共享內(nèi)存。用戶通過操作buffer對象，可直接訪問對應(yīng)的共享內(nèi)存。payload memory：用來存放實際傳輸數(shù)據(jù)的共享內(nèi)存，因此稱為payload（有效負載）。VRING：由Virtl0管理的一個環(huán)形共享內(nèi)存。

三、案例與性能測試

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)聽端點

2.創(chuàng)建端點

3.節(jié)點通訊

linux向riscv發(fā)送

4.riscv接收數(shù)據(jù)

A核與RISC-V核數(shù)據(jù)傳輸性能測試

A核與RISC-V核數(shù)據(jù)傳輸性能測試，使用rpmsg_test命令對rpmsg進行性能測試，測試發(fā)送方向和接收方向各自的耗時以及速率。

1.主核測試結(jié)果：

2.從核測試結(jié)果：

3.通過輸出的結(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20ms發(fā)送速率為24.79Mb/s

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

●   DSP GPADC采集測試

采集流程如下：

 1. 開啟DSP

2. DSP核打印

3. 開啟DSP后，把GPADC0引腳接入1.8V電源，此時用戶可以執(zhí)行A核應(yīng)用程序與DSP進行通訊，使DSP進行GPADC采集并返回數(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。

米爾T113-i核心板配置型號

表 MYC-YT113-i核心板選型表

米爾T113-i開發(fā)板配置型號

表 MYD-YT113-i開發(fā)板選型表