基于Tricore芯片的AUTOSAR架構下的多核啟動

前言

隨著汽車ECU迅速的往域控制器方向發展，ECU要出來任務越來越多，單核CPU的負載越來越大，多核ECU勢在必行。AUTOSAR架構下OS支持多核處理，本系列文章將詳細介紹AUTOSAR架構下的多核機制。本文介紹基于Tricore芯片的AUTOSAR架構下的多核啟動。

縮略詞

參考文檔

1. TriCoreTM TC1.6.2 core architecture manual

2. AURIXTC3XX_um_part1_v2.0.pdf

注：本公眾號文章中使用了一些第三方工具和文檔，若有侵權，請聯系作者刪除!

正文

1. Tricore多核啟動

背景知識1：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的啟動地址是配置Tricore啟動后SSW從用戶程序的哪個地址開始運行，LD鏈接文件里面的入口地址EntryPoint是配置鏈接器把上電就執行的用戶入口代碼地址鏈接到Entry Point，二者應該是同一個地址，也就是說：UCB_BMHD0_ORIN.STAT的啟動地址 要等于LD鏈接文件中的Entry Point啟動地址。

參考文檔：

TC3xx芯片的UCB詳解

Note: 想arm-cotexM4芯片（e.g. S32K144），沒有SSW這個固化程序，一上電默認就從0地址啟動，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平臺學習（1）-S32K144啟動流程分析

問題1：Tricore是多核ECU，為什么上電后只有Core0在Runing狀態？ Core1/2/…是在halt狀態？

如下三個圖所示，Tricore上電后，CPU0默認進入RUN狀態，CPU1和CPU2默認進入halted狀態。

如下圖所示，Tricore芯片的CPU0(Core0)在上電（Reset）后默認是進入RUN狀態的，其他CPUx默認是進入HALT狀態的，這是芯片特性。

我們可以通過配置SYSCON寄存器的BHALT位=0b使得CPUx進入RUN狀態。

答：這是CPU芯片特性定義的。

背景知識2：我們可以在Core0啟動后，通過配置SYSCON寄存器的BHALT位域來啟動其他Slave核，在其實Slave核的同時應該配置Slave Core的PC指針到我們想要Slave Core啟動的地址處。

2.OS多核啟動時序

AUTOSAR架構下， 多核系統分主核（Mater Core，通常也是BSWCore，Tricore芯片下的CPU0）和從核（Slave Core）。系統啟動后MasterCore自動啟動，Slave Core由Master Core啟動OS后再通知啟動。

圖一為Core0的啟動時序，ECU上電后（或者Reset）只有Master Core會Run起來，Master Core的啟動代碼Startup()會跳轉到main()函數，main函數調用EcuM_Init()開始Master Core 0的StartSequence:

StartCore: 調用Os_Hal_CoreStart啟動所有Slave Core.

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

StartOS: 啟動OS.

Os_BarrierSynchronize: 開始進行核同步，也就是等待Slave Core運行到這個地方，沒有完成核同步錢，Master Core會阻塞在這個地方（后文詳細分析OSBarriers機制）。

Rte_Start: 完成核同步后，OS調度進入Core0的Init Task，InitTask中調用Rte_Start。

Note：Core0 的Init Task一般不會mapping任何的SWC的Runnable，這樣Init Task就需要手動實現（不會由RTE自動生成），在Init Task中就能手寫我們想要運行的代碼，比如：e.g. 調用Rte_Start().

完成以上的任務后，Core0完成了StartSequence，開始Cyclic Task的調度。

Figure 1: OS Core0 start sequence.

Master Core調用Os_Hal_CoreStart()后，Slave Core就會立刻啟動，啟動Sequence和Core0基本一樣，只不過沒有啟動Slave的步驟。值得注意的是，Slave Core先調用Rte_Start()，而后再調用Os_BarrierSynchronize().

Figure 2: OS Core1 start sequence.

3. 多核啟動關鍵步驟分析

3.1 StartCore分析

StartCore()最后會調用Os_Hal_CoreStart()啟動Slave Core, 代碼如下所示，最主要的就是

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

2. 配置SYCON寄存器控制Slave Core從Halt狀態切換到Run狀態（SYSCON.BHALT位域寫入0）。

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的具體實現，如果一個Barrier被多個Task引用了，那么只有引用這個Barrier的所有Task都調用了Os_BarrierSynchronize(Same BarrierID)后Task才會跳出阻塞狀態，這樣就能實現核同步。

參考文檔：MICROSAR Classic OS Technical Reference.

問題2：為什么要讓Slave Core的Rte_Start先調用了？

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

a. Tricore芯片Reset后只有Master Core0會進入到Run狀態，Slave Cores處于Halt狀態。

b. AUTSARMaster Core的OS調用StartCore()啟動Slave Core.

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

d. OS通過OsBarriers機制實現核同步。

審核編輯：湯梓紅