前言

隨著汽車ECU迅速的往域控制器方向發(fā)展，ECU要出來(lái)任務(wù)越來(lái)越多，單核CPU的負(fù)載越來(lái)越大，多核ECU勢(shì)在必行。AUTOSAR架構(gòu)下OS支持多核處理，本系列文章將詳細(xì)介紹AUTOSAR架構(gòu)下的多核機(jī)制。本文介紹基于Tricore芯片的AUTOSAR架構(gòu)下的多核啟動(dòng)。

縮略詞

參考文檔

1. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

2. AURIXTC3XX_um_part1_v2.0.pdf

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正文

1. Tricore多核啟動(dòng)

背景知識(shí)1：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的啟動(dòng)地址是配置Tricore啟動(dòng)后SSW從用戶程序的哪個(gè)地址開(kāi)始運(yùn)行，LD鏈接文件里面的入口地址EntryPoint是配置鏈接器把上電就執(zhí)行的用戶入口代碼地址鏈接到Entry Point，二者應(yīng)該是同一個(gè)地址，也就是說(shuō)：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的啟動(dòng)地址 要等于LD鏈接文件中的Entry Point啟動(dòng)地址。

參考文檔：

TC3xx芯片的UCB詳解

Note: 想arm-cotexM4芯片（e.g. S32K144），沒(méi)有SSW這個(gè)固化程序，一上電默認(rèn)就從0地址啟動(dòng)，所以我們的LD文件需要把我們的Reset_Handler放到0地址處。

參考文檔：

S32K平臺(tái)學(xué)習(xí)（1）-S32K144啟動(dòng)流程分析

問(wèn)題1：Tricore是多核ECU，為什么上電后只有Core0在Runing狀態(tài)？ Core1/2/…是在halt狀態(tài)？

如下三個(gè)圖所示，Tricore上電后，CPU0默認(rèn)進(jìn)入RUN狀態(tài)，CPU1和CPU2默認(rèn)進(jìn)入halted狀態(tài)。

如下圖所示，Tricore芯片的CPU0(Core0)在上電（Reset）后默認(rèn)是進(jìn)入RUN狀態(tài)的，其他CPUx默認(rèn)是進(jìn)入HALT狀態(tài)的，這是芯片特性。

我們可以通過(guò)配置SYSCON寄存器的BHALT位=0b使得CPUx進(jìn)入RUN狀態(tài)。

答：這是CPU芯片特性定義的。

背景知識(shí)2：我們可以在Core0啟動(dòng)后，通過(guò)配置SYSCON寄存器的BHALT位域來(lái)啟動(dòng)其他Slave核，在其實(shí)Slave核的同時(shí)應(yīng)該配置Slave Core的PC指針到我們想要Slave Core啟動(dòng)的地址處。

2.OS多核啟動(dòng)時(shí)序

AUTOSAR架構(gòu)下， 多核系統(tǒng)分主核（Mater Core，通常也是BSWCore，Tricore芯片下的CPU0）和從核（Slave Core）。系統(tǒng)啟動(dòng)后MasterCore自動(dòng)啟動(dòng)，Slave Core由Master Core啟動(dòng)OS后再通知啟動(dòng)。

圖一為Core0的啟動(dòng)時(shí)序，ECU上電后（或者Reset）只有Master Core會(huì)Run起來(lái)，Master Core的啟動(dòng)代碼Startup()會(huì)跳轉(zhuǎn)到main()函數(shù)，main函數(shù)調(diào)用EcuM_Init()開(kāi)始Master Core 0的StartSequence:

StartCore: 調(diào)用Os_Hal_CoreStart啟動(dòng)所有Slave Core.

Os_Hal_CoreStart: 配置芯片寄存器真正啟動(dòng)Slave Core（后文詳細(xì)分析）.

StartOS: 啟動(dòng)OS.

Os_BarrierSynchronize: 開(kāi)始進(jìn)行核同步，也就是等待Slave Core運(yùn)行到這個(gè)地方，沒(méi)有完成核同步錢，Master Core會(huì)阻塞在這個(gè)地方（后文詳細(xì)分析OSBarriers機(jī)制）。

Rte_Start: 完成核同步后，OS調(diào)度進(jìn)入Core0的Init Task，InitTask中調(diào)用Rte_Start。

Note：Core0 的Init Task一般不會(huì)mapping任何的SWC的Runnable，這樣Init Task就需要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)（不會(huì)由RTE自動(dòng)生成），在Init Task中就能手寫我們想要運(yùn)行的代碼，比如：e.g. 調(diào)用Rte_Start().

完成以上的任務(wù)后，Core0完成了StartSequence，開(kāi)始Cyclic Task的調(diào)度。

Figure 1: OS Core0 start sequence.

Master Core調(diào)用Os_Hal_CoreStart()后，Slave Core就會(huì)立刻啟動(dòng)，啟動(dòng)Sequence和Core0基本一樣，只不過(guò)沒(méi)有啟動(dòng)Slave的步驟。值得注意的是，Slave Core先調(diào)用Rte_Start()，而后再調(diào)用Os_BarrierSynchronize().

Figure 2: OS Core1 start sequence.

3. 多核啟動(dòng)關(guān)鍵步驟分析

3.1 StartCore分析

StartCore()最后會(huì)調(diào)用Os_Hal_CoreStart()啟動(dòng)Slave Core, 代碼如下所示，最主要的就是

1.配置PC指針指向Slave Core的啟動(dòng)地址，這個(gè)啟動(dòng)地址可以在Davinci工具中配置（_start_core1）。

2. 配置SYCON寄存器控制Slave Core從Halt狀態(tài)切換到Run狀態(tài)（SYSCON.BHALT位域?qū)懭?）。

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的具體實(shí)現(xiàn)，如果一個(gè)Barrier被多個(gè)Task引用了，那么只有引用這個(gè)Barrier的所有Task都調(diào)用了Os_BarrierSynchronize(Same BarrierID)后Task才會(huì)跳出阻塞狀態(tài)，這樣就能實(shí)現(xiàn)核同步。

參考文檔：MICROSAR Classic OS Technical Reference.

問(wèn)題2：為什么要讓Slave Core的Rte_Start先調(diào)用了？

答：Vector的推薦代碼這么寫的。

參考文檔：How to deal with MICROSAR Multi-Core Projects.

4. 總結(jié)

a. Tricore芯片Reset后只有Master Core0會(huì)進(jìn)入到Run狀態(tài)，Slave Cores處于Halt狀態(tài)。

b. AUTSARMaster Core的OS調(diào)用StartCore()啟動(dòng)Slave Core.

c. StartCore()最終調(diào)用Os_Hal_CoreStart()配置Tricore芯片的PC指針和SYSCON寄存器啟動(dòng)Slave Core.

d. OS通過(guò)OsBarriers機(jī)制實(shí)現(xiàn)核同步。

審核編輯：湯梓紅