一篇文章带您玩转T113的ARM+RISC-V+DSP三核异构!-米尔电子

近年来，随着半导体产业的快速发展和技术的不断迭代，物联网设备种类繁多(如智能家居、工业传感器)，对算力、功耗、实时性要求差异大，单一架构无法满足所有需求。因此米尔推出MYD-YT113i开发板(基于全志T113-i)来应对这一市场需求。

米尔基于全志T113-i核心板及开发板

一、 T113-i芯片及OpenAMP简介

o T113-i芯片简介

T113-i由两颗ARM A7 、一颗C906(RISC-V)和一颗DSP(HIFI 4)组成。

· C906(RISC-V核)特性：

1. 主频最高1008MHz

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

3. 操作系统支持裸跑和FreeRTOS实时操作系统

4. 支持少量数据核间通讯(RPMsg)和大量核间数据(RPBuf)

· DSP(HIFI 4)特性：

1. 最高主频600MHz

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

3. 操作系统支持裸跑和FreeRTOS实时操作系统

4. 支持少量数据核间通讯(RPMsg)和大量核间数据(RPBuf)

o OpenAMP系统原理

T113-i=2×ARM A7 + 1×C906(RISC-V) + 1×DSP(HIFI 4)组成，其中两个A7核为主核心，C906(RISC-V核)和DSP为双副核心。而其中的RISC-V属于超高能效副核心，标配内存管理单元，可运行RTOS或裸机程序，T113的主核运行Linux进行人机界面的交互和应用流程，而RISC-V则是后台可进行大数据数据采集，或者相关编码器的控制等，降低主核被中断的次数，大大提供了主核的运行效率。每个处理器核心相互隔离，拥有属于自己的内存，既可各自独立运行不同的任务，又可多个核心之间进行核间通信，这些不同架构的核心以及他们上面所运行的软件组合在一起，就成了 AMP 系统(Asymmetric Multiprocessing System 异构多处理系统)即非对称多处理架构。

二、 AMP系统通信机制详解

o AMP通信原理

由于两个核心存在的目的是协同的处理，因此在异构多处理系统中往往会形成Master-Remote结构。主核心启动后启动从核心。当两个核心上的系统都启动完成后，他们之间就通过IPC(Inter Processor Communication)方式进行通信，而 RPMsg就是IPC中的一种。

在AMP系统中，两个核心通过共享内存的方式进行通信。两个核心通过AMP中断来传递讯息。内存的管理由主核负责。

o 使用 RPMsg进行核间通信

RPMsg整体通讯框架

上面介绍了通讯原理，这里讲解如何通讯，AMP使用RPMsg框架进行通讯，该框架用于AMP场景下处理器之间进行相互通信。OpenAMP内部实现了可用于RTOS或裸机系统中的RPMsg框架，与Linux内核的RPMsg框架兼容。

其通信链路建立流程如下：

1. RTOS 端调用 rpmsg_create_ept 创建指定 name 的端点。

2. Linux 端 rpmsg core 层收到端点创建消息，调用 rpmsg_register_device 将其作为一个设备注册到 rpmsg bus。

3. Linux 端 rpmsg bus 匹配到相应的驱动，触发其 probe 函数。

4. Linux 端驱动 probe 函数完成一些资源的分配以及文件节点的生成。

5. Linux 端驱动的 probe 函数调用完后，rpmsg bus 会回复一个 ACK。

6. RTOS 端收到 ACK 后设置端点的状态，此时使用 is_rpmsg_ept_ready 函数会返回 true。

RPMsg数据传输流程如下：

下面展示一次RPMsg数据传输的通信过程，下面详细说明：

1. arm端把数据拷贝到buffer中，在初始化时已经将buffer和payload memory地址绑定，因此数据拷贝后相当于存放到了payloadmemory中。

2. 在消息传输命令后加上数据在payload memory中的起始地址和长度，组成数据包，调用RPMsg接口发送。

RPBuf：基于共享内存和RPMsg消息通知，实现传输大数据传输的框架。

RPMsg：基于VirtIO管理的共享内存，实现数据传输的框架。

VirtIO：原本是一套用在虚拟化环境中传输数据的框架，这里用作共享内存(VRING)的管理。

OpenAMP：OpenAMP框架为RTOS、裸机和Linux用户空间提供了RPMsg、VirtIO、re-moteproc(未列出)的实现，并且与Linux内核兼容。

Msgbox：是全志平台提供的一套消息中断机制，已通过linux内核中原生的mailbox框架作适配。

MSGBOX_IRO_REG：Msgbox的中断相关寄存器。

buffer：表示申请到的共享内存。用户通过操作buffer对象，可直接访问对应的共享内存。payload memory：用来存放实际传输数据的共享内存，因此称为payload(有效负载)。VRING：由Virtl0管理的一个环形共享内存。

三、 案例与性能测试

o A核与RISC-V核通讯流程

A核与RISC-V核通讯流程如下：

1. 首先监听端点

2. 创建端点

3. 节点通讯

linux向riscv发送

4. riscv接收数据

o A核与RISC-V核数据传输性能测试

A核与RISC-V核数据传输性能测试，使用rpmsg_test命令对rpmsg进行性能测试，测试发送方向和接收方向各自的耗时以及速率。

1. 主核测试结果：

2. 从核测试结果：

3. 通过输出的结果可以得到：

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

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

发送496KB数据耗时20ms发送速率为24.79Mb/s

接收496KB数据耗时9980ms发送速率为0.049699Mb/s

o DSP GPADC采集测试

采集流程如下：

1. 开启DSP

2. DSP核打印

3. 开启DSP后，把GPADC0引脚接入1.8V电源，此时用户可以执行A核应用程序与DSP进行通讯，使DSP进行GPADC采集并返回数据

可以看到GPADC0收的电压数据为1792，转换为电压值为：1792/1000=1.792V。