2020-10-24

IPC通信

1. IPC的基本概念
   處理器間通信(IPC)提供了一個與處理器無關的API，可用于多處理器環境中處理器之間的通信(內核間)、與同一處理器上的其他執行緒的通信(行程間)和與外圍設備(設備間)的通信，API支持訊息傳遞、流和鏈接串列，IPC可用于與以下方面進行通信：
   同一處理器上的其他執行緒
   運行SYS/BIOS的其他處理器上的執行緒
   運行HLOS的其他處理器上的執行緒(例如Linux、QNX、Android)
   

處理器間/處理器內部通信（IPC）是一種產品，用于在多處理器環境中實作處理器之間的通信，IPC的特點包括訊息傳遞、多處理器門、共享記憶體原語等.
IPC被設計用于與運行SYS/BIOS應用程式的處理器一起使用，這通常是ARM或DSP，IPC包括支持高級作業系統（HLOS），如Linux，以及SYS/BIOS RTOS，在HLOS環境中支持的IPC特征的寬度被減少，以便簡化產品，
IPC通常分布并安裝在更大的SDK中，在這些情況下，不需要安裝，
在SDK之外，IPC可以在這里下載，并作為zip檔案發布，要安裝，只需提取檔案即可…這將在目錄中提取IPC產品及其產品名稱和版本資訊（例如，c：/ti/ipc_），
IPC產品提供多個處理器之間的軟體連接，每個處理器可以運行HLOS(例如
Linux、QNX)或RTOS(例如，SYS/BIOS)，IPC是一個開源的專案, 你可以在這里找到它http://git.ti.com/ipc/ipcdev.

處理器SDKInstaller(ti-processor-sdk-linux-[platformName]-evm-xx.xx-Linux-x86-Install.bin)將安裝必要的組件，以便在TI微處理器上啟動您的開發，SDK由MatrixAppLauncher起始點應用程式的源代碼、一個開發檔案系統、一個目標檔案系統、示例應用程式、工具鏈和板支持包、易用性腳本和檔案組成，處理器SDK現在包括ARM GCC工具鏈，處理器SDK是根據特定的Linux發行版名稱和版本Ubuntu16.04和18.04構建和測驗的，注意，這并不妨礙用戶在其他Linux發行版上安裝SDK，
最后一步是下載并安裝處理器-SDKRTOS，要獲取本軟體的最新版本，請參見設備的“軟體產品”頁，
示例的二進制影像位于主機和各個內核的相應目錄中，可以通過使用通過JTAG的CCS加載和運行二進制檔案來運行示例，
本文面向在Cortex A 15上運行Linux的AM57xx用戶，其目標是幫助用戶了解如何獲得AM57xx的DSP(C66x)和IPU (Cortex M4)子系統的權限，
AM572x設備有兩個IPU (IPUSS)，每個子系統有兩個核心，IPU 2被用作多媒體應用程式中的控制器，所以如果您在運行處理器SDK Linux，那么IPU 2很可能已經加載了韌體，但是，IPU 1是開放的，用于通用編程來卸載ARM任務，
這個任務有很多方面：構建、加載、除錯、MMU、記憶體共享等等，本文打算采取漸進的步驟來理解所有這些部分，

2. IPC for AM57xx
   AM57xxSOC“S”有多個處理器內核-CortexA15、C66xDSP和ARMM4內核，A15通常運行諸如Linux/QNX/Android之類的HLOS，而RemoteCore(DSP)S和M4)運行RTOS，在正常操作中，引導加載器（U-boot/SPL）引導并加載帶有HLOS的A15，A15啟動DSP和M4內核，
   

在這個序列中，電源復位與遠程設備(即DSP和M4)之間的間隔取決于HLOS初始化時間，

下圖說明ARMLinux內核的遠程proc/rpMsg驅動程式如何與運行RTOS的從處理器（如DSP、IPU等）上的IPC驅動程式通信，

為了在從內核上設定IPC，我們在IPC包中提供了一些可從ARMLinux運行的預先構建的示例，接下來的章節描述了如何構建和運行此示例，并將其用作此作業的起點，

CMEM
To view the allocation at run-time:
root@am57xx-evm:~# cat /proc/cmem

這表明我們在0xA0000000的物理基地址上定義了一個CMEM塊，其總大小為0xc 000000(192 MB)，此塊包含由1個緩沖區組成的緩沖池，池中的每個緩沖區(本例中只有一個)被定義為大小為0xc000000(192 MB)，

更改DSP記憶體映射
首先，重要的是要理解，存在一對位于DSP子系統和L3互連之間的存盤器管理單元(MMUS)，其中一個MMUUS用于DSP核心，另一個是針對其本地EDMA，它們都用于將虛擬地址(即，由DSP子系統觀看的地址)轉換為物理地址(即，從L3互連觀看的地址)的相同目的，

DSP物理地址DSP代碼/資料實際駐留的物理位置由CMA carveouts進行定義，要更改此位置，您必須更改香芹的定義，在LinuxDTS檔案中定義了DSP carveouts，例如對于AM57xxEVM：

您可以同時更改大小和位置，小心不要重疊任何其他carveouts！

此外，當您更改分出位置時，必須對資源表進行相應的更改，首先，如果您正在進行記憶體更改，則需要一個自定義資源表，資源表是一個大型結構，是物理記憶體和虛擬記憶體之間的“橋梁”，此結構用于配置位于DSP子系統前面的MMU，IPCResourceCustomTable一文中提供了詳細的資訊，
創建自定義資源表后，必須將phys_mem_IPC_VRING的地址更新為與相應的CMA相同的基址，

DSP虛擬地址
這些地址是DSP子系統看到的地址，也就是聯結器命令檔案中的地址，等等，您必須確保節的大小與資源表中的相應定義一致，您應該創建自己的資源表，以修改記憶體映射，這是在頁IPC資源自定義表中描述的，您可以查看IPC中的現有資源表：
換句話說，由于我們使用了身份映射，所以可以在它們的物理地址處訪問外圍設備，
運行時檢查DSPIOMMU頁面表
可以使用以下命令轉儲DSPIOMMU頁表：
一般來說，MMU 0和MMU 1的編程方式是相同的，所以您只需要查看其中一個或另一個就可以理解給定DSP的映射，
“da”(“設備地址”)列反映虛擬地址，它是從索引中派生的，即在頁表中不存在“da”暫存器或欄位，地址空間中的每個MB映射到表中的條目，顯示“da”，使其易于找到感興趣的虛擬地址，
“pte”（“頁表項”）列可以根據上述表20-4進行解碼，例如：

1: 0x4a000000 0x4a040002
0x4a040002向我們表明，它是一個基地址0x4A000000的超值，這給了我們一個16 MB的記憶體頁面，注意后面重復的條目，這是MMU的要求，
為了充分理解CortexM4IPU子系統的記憶體映射，認識到存在兩種不同/獨立的記憶體轉換級別很有幫助，以下是TRM中的片段以說明：

CortexM4 IPU物理地址
M4代碼/資料實際所在的物理位置由CMA carveout進行定義，要更改此位置，您必須更改香芹的定義，M4 carveout在LinuxDTS檔案中定義，例如對于AM57xxEVM：

此外，當您更改 carveout的位置時，必須對資源表進行相應的更改，首先，如果您正在進行記憶體更改，您需要自定義資源表，資源表是一個大型結構，是物理記憶體和虛擬記憶體之間的“橋”，此結構用于配置IPUxMMU（不是UniCacheMMU），在文章IPC資源定制表中提供了詳細資訊，創建自定義資源表時，必須將physmemIPCvring的地址更新為與相應CMA相同的基地址，

CortexM4IPU虛擬地址
UniCacheMMU，
UniCacheMMU最接近CortexM4，它提供了一級地址翻譯，UniCacheMMU實際上是由CortexM4“自行編程”的，UniCacheMMU也被稱為屬性MMU(AMMU)，有固定數量的小、中和大頁面，以下是顯示一些關鍵映射的片段：

這3頁是“身份”映射，對關聯的地址范圍執行請求通過，這些中間地址在下一級翻譯(IOMMU)中被映射到它們的物理地址，用于代碼和資料的AMMU范圍需要是標識映射，因為否則RemoteProc加載器將無法與相關聯的IOMMU映射從ELF檔案中匹配這些部分，這些映射應足以滿足任何應用，即無需調整這些映射，修改的更可能區域是下一節中的資源表，AMMU映射主要用于理解關于CortexM4存盤器映射的完整影像，

IOMMU
IOMMU位于離L3互連最近的地方，它獲取來自AmMu的中間地址輸出，并將其轉換為L3互連所使用的物理地址，IOMMU是由ARM基于相關資源表撰寫的，如果您正在計劃任何記憶體更改，那么您將需要創建一個自定義資源表，如頁面IPC資源自定義表中所描述的那樣，

來自資源表的3個條目都來自相關聯的IPUCMA池(即，如由型別_CARSOUT所指示的)，第二引數表示虛擬地址(即對IOMMU的輸入地址)，這些地址必須與AMMU映射以及聯結器命令檔案一致，來自IPC的EX02_MessageQ示例在檔案示例/Dra7xx_Linux_ELF/EX02_MessageQ/共享/config.bld.中定義了這些記憶體部分您可以使用以下命令卸載IPUIOMMU頁面表：

示例：從IPU訪問UART5在本例中，假定引導加載程式中已經設定了PIN-MUXED，如果不是這樣，你就得在這做，UART5模塊需要通過CM_L4PER_UART5_CLKCTRL暫存器使能，這位于物理地址0x4A009870，因此，從M4，我們將在虛擬地址0x6A009870上對該暫存器進行編程，將值2寫入此暫存器將啟用外圍設備，在完成上一個步驟后，UART5暫存器將變為可訪問的，通常UART5可在物理基礎地址0x48066000處訪問，這將相應地從IPU在0x68066000處訪問，
默認情況下，IPU和DSP自動空閑，這可以防止您能夠使用JTAG連接到設備，也無法通過devme 2訪問本地記憶體，在sysfs中有一些選項是必要的，以強制這些子系統運行，有時這是開發和除錯目的所需要的，這些操作需要一些源自設備樹(dra7.dtsi)的硬編碼設備名稱：

要將這些系統FS名稱映射到關聯的RemoteProc條目，您可以運行以下命令：
root@am57xx-evm:~# ls -l /sys/kernel/debug/remoteproc/
root@am57xx-evm:~# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc*/name
命令的結果將是一對一的映射，例如，58820000.ipu對應于remoteproc0，
類似地，要查看每個核心的電源狀態：
root@am57xx-evm:~# cat /sys/class/remoteproc/remoteproc*/state
狀態可以掛起、運行、脫機等，只有當狀態“運行”時，才能附加JTAG，如果它顯示為“暫停”，則必須強制它運行，例如，假設DSP 0被“掛起”，可以運行以下命令強制執行：
root@am57xx-evm:~# echo on > /sys/bus/platform/devices/40800000.dsp/power/control
任何核心都是如此，但是用上面圖表中關聯的系統FS名稱替換40800000.dsp，

3. 將IPC添加到從內核上的現有TI-RTOS
   應用程式將IPC添加到DSP上現有的TIRTOS應用程式上
   人們想要做的一個常見的事情是采用現有的DSP應用程式，并將IPC添加到它，當從DSP遷移到帶有ARM+DSP的異構SoC時，這很常見，這是本部分的重點，為了描述這個程序，我們需要一個示例測驗用例來處理，為此，我們將使用GPIO_LEDBLINK_EVMAM572X_C66XExample專案示例，該示例是PDK的一部分（作為處理器SDKRTOS的一部分安裝），您可以在C:TiPDK_AM57xx_1_0_4PackageMyExample_GPIO_LEDBLINK_EVMAM572X_C66XExample專案中找到它，此示例使用SYS/BIOS并將用戶0閃爍在AM572XGPEVM上，它在EVM絲印螢屏上標記為D4，恰好位于藍色重置按鈕的右側，

有幾個步驟進行整個程序作業，每個步驟將在下面的章節中進行描述，并使用代碼撰寫器Studio(CCS)在EVM上運行“開箱即用”LED閃爍示例，從IPC軟體包獲取EX02_訊息示例，并將其轉換為CCS專案，建立它并修改Linux啟動代碼以使用此新映像，這只是一個明智的檢查步驟，以確保我們可以在CCS中構建IPC示例，并讓它們在EVM啟動時運行，在CCS中，進行開箱即用的LED示例的克隆，并將其重命名為“S”示例的IPC版本，然后，使用EX02_MessageQ示例作為參考，在IPC塊中添加到LED示例，從CCS構建然后將其添加到Linux韌體檔案夾中，

將IPC添加到LED閃爍示例第一步是克隆出開箱即用的LED閃爍CCS專案，并將其重命名為使用IPC表示它，執行此操作的最簡單方法是使用CCS，下面是步驟……在“編輯”(Edit)透視圖中，進入“專案瀏覽器”(ProjectExplorer)視窗，右鍵單擊GPIO_LEDBLINK_EVMAN572XC66XExampleProject專案，然后從彈出式選單中選擇“復制”(Copy)，Maske確定專案不是關閉狀態，Rick單擊專案瀏覽器視窗的“In”和“空”區域，然后選擇“過去”，彈出對話框，修改名稱以表示它使用IPC，一個好的名稱是GPIO_LEDBLINK_EVMAM572XC66XExamplejec_with_IPC，

右鍵單擊GPIO_LedBlink_evmAM572x c66xExampleProjec_With_IPC專案并在左側窗格中選擇Properties，單擊CCS General，在右側，單擊RTSC選項卡上的XDCtools版本：在產品和存盤庫串列中選擇3.32.0.06_core，檢查以下.IPC 3.43.2.04 SYS/BIOS 6.45.1.29 am57xx PDK 1.0.4 for Target，選擇ti.Target ts.elf.C66作為平臺，選擇ti.platforms.evmDRA7XX，在平臺被選中后，編輯其名稱BueHand并追加：dsp 1到末尾，在此之后，應該是ti.platforms.evmDRA7XX：dsp 1，然后將構建組態檔設定為DEBUG，按下OK按鈕，現在，我們希望將EX02_MessageQIPC示例的配置和源檔案復制到我們的專案中，IPC示例位于C:TiIPC_3_43_02_04ExampleDra7xx_Linux_ELFEX02_MessageQ，要將檔案復制到CCS專案中，您可以簡單地選擇Windows資源管理器中所需的檔案，然后將它們拖放到CCS中的專案中，將這些檔案復制到CCS專案中……

人們想要做的一件常見的事情就是使用一個現有的IPU應用程式，它可以控制串行或控制介面，并將IPC添加到其中，這樣韌體就可以從ARM加載，當從唯一的IPU解決方案遷移到具有MPUSS(ARM)和IPUSS的異構SoC時，這種情況很常見，這是本節的重點，為了描述這個程序，我們需要一個TI RTOS測驗用例來處理，為此，我們將使用屬于PDK(安裝為處理器SDKRTOS的一部分)的UART_BasicExgrom_evmAM572x_m4ExampleProject示例，此示例使用TI RTOS并在AM572xGP EVM上使用UART 3埠執行串行IO操作，它在EVM螢屏上被標記為SerialDebug，

為使整個程序作業采取了若干步驟，每個步驟將在下面的章節中進行描述使用代碼ComposerStudio(CCS)構建并運行EVM上的開箱即用UARTM4示例從IPC軟體包構建并運行EX02_MessageQ示例，并將其轉換為CCS專案，建立它并修改Linux啟動代碼以使用此新映像，這只是一個明智的檢查步驟，以確保我們可以在CCS中構建IPC示例，并讓它們在EVM啟動時運行，在CCS中，進行開箱即用UARTM4示例的克隆，并將其重命名為該示例的IPC版本，然后使用EX02_MessageQ示例作為參考，在IPC塊中添加到UART示例代碼，從CCS構建然后將其添加到Linux韌體檔案夾中，

Linux內核啟用所有配置所需的SOCHW模塊，適當的驅動程式配置所需的時鐘并初始化HW暫存器，對于所有未使用的IP，沒有配置時鐘， 使用設備樹在內核中禁用uart3節點，此外，這限制了內核將這些IP放到睡眠模式，
在每個IPU 1和IPU 2子系統中都有兩個MMU，L1 MMU稱為IPU_UNICACHE_MMU或AmMu和L2 MMU，關于如何在IPC-Remoteproc中配置這一點的說明已在Changing_Cortex_M4_ IPU _Memory_Map一節中進行了描述，IPC處理L1和L2 MMU不同于PDK驅動程式示例如何使用這些MMU設定記憶體訪問，用戶在集成組件時需要管理這些MMU，這種差異突出如下：

PDK示例將地址(0x4X000000)用于外圍暫存器，并使用以下MMU設定L2 MMU使用默認1：1映射Ammu Configuration將物理0x4X000000訪問轉換為邏輯0x4X000000
IPC遠程proc ARM M4要求IPU使用邏輯地址(0x6X000000)，并使用以下MMU設定L2 MMU，使MMU將0x6X000000訪問地址轉換為地址0x4X000000(配置為1：1映射和0x6X000000)

因此，在將IPC與PDK驅動程式集成之后，建議使用別名地址來訪問外圍設備和PRCM暫存器，這需要更改PDK驅動程式和應用程式代碼中使用的地址，然后對IPU應用程式源代碼進行以下更改：
將UART_SOC.C檔案添加到專案中，并修改UART_HATTRS中所有IPUUART暫存器實體的基本地址，以使用別名地址：

添加自定義SOC配置還意味著您應該使用通用的UART驅動程式，而不是內置在SOC設定中的驅動程式，要執行此注釋，請在.cfg中使用以下行：

在應用代碼中也有一個實體，在該實體中，我們將指標添加到需要改變如下的PRCM暫存器，現在，您已經準備好構建韌體，構建.out之后，將擴展名更改為.xem 4，并將其復制到用于加載M4韌體的檔案系統中的位置，

4. IPC模塊的子系統
   IPC模塊初始化IPC的各個子系統，并同步多個處理器，
   MessageQ模塊支持可變長度訊息的結構化發送和接收，
   ListMP模塊是一個基于鏈表的模塊，旨在提供不同處理器之間的通信方式，它使用共享記憶體為多個處理器提供共享、傳遞或存盤資料緩沖區、訊息或狀態資訊的方法，
   HeapMP模塊提供3種型別的記憶體管理、固定大小的緩沖區、多個不同的固定大小緩沖區和可變大小的緩沖區.
   GateMP模塊通過其實體執行本地和遠程背景關系保護，通知模塊通過硬體中斷管理軟體中斷的復用/解復用，
   SharedRegion模塊設計用于多處理器環境中，其中存在跨不同處理器共享和訪問的記憶體區域，串列模塊支持創建雙鏈接的物件串列，MultiProc模塊在多處理器環境中將處理器ID管理集中到一個模塊中，
   NameServerModule管理本地名稱/值對，這使得應用程式和其他模塊能夠基于名稱來調整和檢索值，