Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)板進(jìn)行雙核系統解決方案
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2.1 軟件工程構建
(1)配置軟件平臺
由于兩個(gè)PowerPC通過(guò)總線(xiàn)及總線(xiàn)橋共享串口輸入，因此需要在Software Platform Settings中，對stdout和stdin配置為RS232_Uart_1。
(2)添加應用工程
添加工程ppc0_test_share和ppc1_test_share。選中兩個(gè)工程文件，分別Mark to initialize BRAM，并將軟件工程指定給各自的處理器。
Generate the linker script，指定將所有程序段放入各自的私有BRAM中。Update Bitstream以生成相應的全局比特流文件。
軟件工程包括SDRAM 測試、LED外設測試、SHARE BRAM的讀寫(xiě)操作，測試結果通過(guò)共享串口進(jìn)行輸出。雙核CPU通過(guò)Mutex核進(jìn)行互鎖訪(fǎng)問(wèn)，控制訪(fǎng)問(wèn)共享串口。
2.2 Mutex核使用
Mutex提供多核環(huán)境下處理器對共享設備的互斥訪(fǎng)問(wèn)。其原理是：Mutex具有32 bit的寫(xiě)數據寄存器，如圖2所示。CPU_0訪(fǎng)問(wèn)共享資源前，先向該數據寄存器寫(xiě)自己的CPU_ID，如果Mutex設備空閑，則將CPUID寫(xiě)入寄存器，并Lock置1。CPU_0通過(guò)查詢(xún)和比較寫(xiě)數據寄存器和自己的CPUID，以確定是否獲得訪(fǎng)問(wèn)共享資源的權限。沒(méi)有獲得權限，則等待或者退出;獲得權限后，對共享資源訪(fǎng)問(wèn)，訪(fǎng)問(wèn)結束后釋放鎖。其在系統中的連接如圖3所示。
xps_mutex連接到PLB0和PLB1總線(xiàn)上，初始化時(shí)需要對其地址進(jìn)行配置。在設計過(guò)程中發(fā)現，由于Xilinx的軟件設計問(wèn)題，EDK10在頭文件xparameters.h中不能正常生成SPLB1的地址，表現為軟件自動(dòng)生成的SPLB1和SPLB0的地址相同，會(huì )造成Mutex初始化失敗。因此在初始化Mutex時(shí)，切勿直接使用XMutex_LookupConfig()函數。PPC_1初始化Mutex的過(guò)程如下：
#define XPAR_XPS_MUTEX_0_SPLB1_BASEADDR 0x82600000
void init_lock ()
{ XMutex_Config *cfg;
XMutex_Config XMutex_ConfigTable[] ={
{ XPAR_XPS_MUTEX_0_DEVICE_ID,
XPAR_XPS_MUTEX_0_SPLB1_BASEADDR,
//該地址需要對應SPLB1的地址
XPAR_XPS_MUTEX_0_NUM_MUTEX,
XPAR_XPS_MUTEX_0_ENABLE_USER}
};
cfg=XMutex_ConfigTable[0];
XMutex_CfgInitialize(mutex, cfg, cfg->BaseAddress);
}
訪(fǎng)問(wèn)共享串口的操作為：
void share_rs232(char *messages)
{ char *tmp;
XMutex_Lock(mutex, MUTEX_NUM);//對共享資源加鎖
printf(CPU(%x):%srn,XPAR_CPU_ID,messages);
XMutex_Unlock(mutex,MUTEX_NUM); //釋放
}
2.3 系統測試結果
2.3.1 共享串口測試
設置超級終端，連接JTAG電纜，選中Download Bitstream將比特流下載到目標板上。通過(guò)共享串口，兩個(gè)CPU分別輸出其工作狀態(tài)。輸出結果如圖4所示。
其中CPU(0)輸出私有存儲器SDRAM的測試正確信息，說(shuō)明PPC_0正常工作。
同時(shí)觀(guān)察板上LED顯示，led_0、led_2和led_1、led_3呈現交替閃爍狀態(tài)，說(shuō)明PPC_1及外設LED工作正常。
2.3.2 共享存儲器讀寫(xiě)測試
SSHM_READFLAG為CPU讀寫(xiě)狀態(tài)指示。SSHM_READFLAG為0時(shí)，PPC_0進(jìn)行寫(xiě)操作;為1時(shí)，PPC_1進(jìn)行讀操作。共享存儲器的讀寫(xiě)操作測試結果如圖5所示。
PPC_0對共享BRAM進(jìn)行寫(xiě)數據操作，數據依次為0～4，每次寫(xiě)操作完成后將SSHM_READFLAG置1。PPC_1在PPC_0每次數據操作完畢后，檢測到SSHM_READFLAG為1時(shí)進(jìn)行讀數據操作，操作完成后置SSHM_READFLAG為0。
本文完成基于Virtex-II pro開(kāi)發(fā)板的雙核PowerPC系統的構建，提高板上資源利用效率。系統通過(guò)Mutex的互鎖機制完成對共享資源的控制。共享串口輸出調試結果，解決了開(kāi)發(fā)板的單串口不易調試的問(wèn)題;通過(guò)共享BRAM進(jìn)行數據交換，可以實(shí)現系統的并行協(xié)同處理;直接下載比特流即可實(shí)現雙核的系統運行，調試和系統運行更為方便。該系統為使用Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)板進(jìn)行雙核系統設計提供了參考價(jià)值。
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