ZYNQ-Double-CPU

最新推荐文章于 2024-01-03 12:44:04 发布

夜晚的学霸

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ZYNQ-Double-CPU

一．简介

多核处理器基本分为两种结构：同构多核架构和异构多核架构，同构多核处理器是指处理器在结构上是相同的，而异构处理器是指在结构上不相同。同构多核架构相比异构多核架构在硬件核软件上设计较为简单，通用性高，在某些特定场合下使用异构架构专用硬件加速硬核性能会更高，ZYNQ则是将同构核异构两种架构融合在一起，可以是同构也可以是异构，同构是因为两颗Cortex-A9处理器结构上相同，异构则是ZYNQ芯片包含可编程逻辑单元（PL）让ZYNQ变成异构多核系统，同时有较高的通用性能。
多核处理器运行模式有AMP（非对称处理），SMP（对称处理）和BMP（受约束多处理）三种模式。
AMP模式：多个内核相对独立运行不同的任务，可以运行不同的操作系统或者裸机程序
SMP模式：多个处理器运行一个操作系统，这个操作系统可以管理多个内核例如Win系统
BMP模式：开发者可以将某个任务指定在某个内核上运行。
ZYNQ提供两个Cortex-A9处理器，都有各自私有的资源，同时也有共享资源，私有资源有L1指令缓存，L1数据缓存，私有定时。共享资源有L2，Cache，DDR存储器，外设和OCM（On chip Menmory）等，AMP模式下两个处理器分别运行，可以访问共享资源，但是在访问共享资源时要注意‘彼此之间是否会产生冲突’，否则可能会出现十分严重的后果。
在这里插入图片描述

二．硬件搭建

硬件搭建和上一章一样只需要打开SD0和Uart0两个端口

三．软件设计

首先创建FSBL（First Stage Bootloader）文件，在FSBL找到main.c文件添加启动程序，程序添加在main函数上面，startCpu1函数添加在load boot image 是因为要等CPU0加载玩以后才能启动CPU1
//启动CPU1使用代码，
//把CPU1的应用程序写到0xFFFFFFF0地址中
//CPU1将从0x2000000启动
#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
}
CPU0程序设计
创建CPU0工程要选择ps7-Cortexa9-0也就是核0
在这里插入图片描述
CPU0和CPU1是通过COM_VAL变量通信的，当然也能通过软件中断的方式通信

设置CPU0应用程序执行内存区域，打开Iscript.ld文件，点左下角Source，ZYNQ有512M内存，可以平分给CPU0和CPU1各256M，前面是起始地址，后面是地址长度，这里有个小细节要注意，如果设置一个变量过大，程序运行的过程中跑飞可以修改Stack_size和Heap_size的大小即可解决。
在这里插入图片描述
CPU1程序设计
创建CPU1工程要选择ps7-Cortexa9-1也就是核1

程序方面和CPU0没太大的区别

CPU1的应用运行内存需要设置，内存划分不允许和CPU0内存区域有交集，否则会出错

还需要设置编译器，右键CPU1的bsp文件下面有个seting的选项，将编译模式设置为AMP模式
在这里插入图片描述
下载板卡验证信息，选择CPU0 Debug，application需要把Cortexa9-1勾选上

结果

创建bin文件步骤:

xilinx -> greate boot image
设置存放路径
依次顺序添加FSBL.elf文件，desinged.Bit文件，CPU0.elf文件，CPU1.elf文件
Greate Image

四. 总结

本次实验是通过共享内存的方式建立双CPU通信，方式较为简单，也可以通过这种方式进行互传数据，传输一些较小的数据非常方便，如果要传输一些图像之类的建议还是通过DDR的方式进行互传，On chip memory内存容量比较小仅有256K。
这里为什么要关闭Cache？首先CPU会把数据先给Cache，然后Cache再把数据写入OCM写入的速度跟Cache內部的算法和CPU的速度有关，延时是一定会有的，会导致出现CPU0已经把COM_VAL = 0值改变了但是CPU1那边读OCM得到的数据确是COM_VAL = 1，这就会出现数据不是一致性，所以关闭Cache是想然CPU直接把数据写到OCM中，这样才能同步。
需要注意的地方：