CPU对共享外设和资源的调配方法

在多核异构CPU中，多个内核就如同多个大脑，而外设和内存等资源就如同手足，那么多个大脑该如何控制手足才能保证它们正常有序地运行呢？以NXP i.MX8M Plus处理器的A核和M核为例，其实只有少部分外设被指定了属于哪个核，而大部分的外设都能被A核和M核同时使用。如下图所示：一、A核独占外设这种情况比较简单，在设备树中定义设备节点，编译新的设备树，将生成的OK8MP-C.dtb和Image拷贝至以下目录：开发板/run/media/mmcblk2p1/ ，重启iMX8MP开发板，同时M核程序中不初始化UART3即可。以UART3为例：https://www.forlinx.com/file.php?f=202302/f_c2283317a514e6c178c1ac88033ad44f&t=png&o=&s=&v=1675386994二、M核独占外设 对于NXP i.MX8M Plus处理器而言，由于A核和M核对内存和外设的访问都是共享且平等的，为了确保不产生资源冲突会通过资源域（resource domains）控制器从硬件层面来对指定内存和外设的访问权限进行保护。i.MX8M Plus处理器允许定义最多4个资源域并将不同的内存和外设资源指定到这些资源域中。默认情况下，A核和相关外设被指定于域0；当M核程序运行后，M核以及相关外设最初也是域0，但马上被重新指定于域1。因此若一个外设需要被M7内核单独使用，首先要修改A核设备树，删除外设节点；其次在M核程序中将域0改为域1；最后再将外设初始化，这样就可以单独控制了。域转换代码如下：https://www.forlinx.com/file.php?f=202302/f_25a7d4aedec151f00e042daf6f94a548&t=png&o=&s=&v=1675386994三、多核共享外设如果多核想共享某个外设，但在某段时间又需要独占，后续再释放；或者多核的开发人员不是同一人，为了避免出错，在自己的程序中强制独占某个核，是否可以实现呢？答案是肯定的——使用RDC功能即可。RDC全程为Resource Domain Controller，即资源域控制器，可以通过寄存器和信号量两种方式实现某个域对外设的独占和释放。1. 寄存器RDC_PDAPnhttps://www.forlinx.com/file.php?f=202302/f_232e4be4ff05dab679454dd9144683df&t=png&o=&s=&v=1675386994由于i.MX8M Plus处理器最多支持4个域，因此对寄存器后8比特位写入不同数值，将允许相应的域对某个管脚和内存的读写使能，如禁止A核域0读写某个管脚，则设置寄存器为0xFC即可，后两个比特位为0，表示禁止域0读写此外设；其他六个比特位为1，表示允许从域1到域3读写此外设。每个共享外设在RDC资源表中均有一个序号，用于区别其他外设，如UART3在RDC中定义如下：kRDC_Periph_UART3 = 104U, /**< UART3 RDC Peripheral */在M核程序中可如下修改程序，实现M核独占UART3的目的。https://www.forlinx.com/file.php?f=202302/f_a62f14eb1a0451026c4c1838d10bc0c8&t=png&o=&s=&v=1675386994>
修改程序验证，此时只有M核控制UART3打印信息。修改程序后验证，发现和RDC寄存器一样，M核上锁后获取UART3使用权，仅可独自发送，A核访问UART3会出错。释放SEMA42锁后，A核和M核就均能访问UART3了。以上就是小编基于OKMX8MP-C开发板为大家带来的多核异构处理器对外设和内存资源的使用方法，各位工程师小伙伴可以根据自己的需求灵活设置策略，以满足不同场景的需要。