SoC的核間通信機制-mailbox介紹

第第頁SoC的核間通信機制—mailbox介紹

正文

目前很多芯片都會有幾個c（or）e核，有的是CortexM0+、M4、M7、A53、A73等等，有的有著2核、3核、4核甚至6核8核，不同的核的主頻支持度不一樣，適用的具體應用場景也不同，因此需要IPC（Inter-processorcommun（ic）ation）來核間（通信），進行數(shù)據(jù)的交互。

核間通信（IPC）的主要目標是：充分利用（硬件）提供的機制，實現(xiàn)高效的CORE間通信；給需要CORE間通信的應用程序提供簡潔高效的（編程）（接口）。

根據(jù)所使用的硬件特性，核間通信的實現(xiàn)機制有：

Mailbox中斷基于共享內(nèi)存的消息隊列

封裝-（VR）ING-解析的過程：

1、應用程序向給定目的地（（CPU）、端點）發(fā)送消息

2、消息首先從應用程序復制到兩個CPU之間使用的VRING。此后，IPC驅(qū)動程序在硬件郵箱中發(fā)布VRINGID。

3、這會觸發(fā)目標CPU上的中斷。在目標CPU的ISR中，它提取VRINGID，然后根據(jù)VRINGID檢查該VRING中的所有消息。

4、如果收到消息，它從VRING中提取消息并將其放入目標RPMSG端點隊列中。然后觸發(fā)在此RPMSG端點上阻止的應用程序。

5、應用程序處理接收到的消息，并使用相同的RPMSG和VRING機制在相反方向回復發(fā)送方CPU。

HardwareMailbox

硬件郵箱主要用于提供具有小的32位有效負載的中斷事件通知。

VRING使用硬件郵箱在目標CPU上觸發(fā)中斷。每個郵箱包含16個單向HW隊列，最多可連接4個通信用戶或CPU。

J721ESoC有12個硬件郵箱實例。即12x16個硬件郵箱隊列。

（硬件郵箱的邏輯框圖）

MailboxandVRING

郵箱本質(zhì)上充當一個非常小的硬件隊列，其中包含VRINGID。

VRING是共享內(nèi)存中的SW隊列，保存兩個CPU之間傳遞的實際消息。當收到中斷時，郵箱消息會告知從哪個VRING出列消息。

VRINGID=0（te）llstolookattheVRINGfromsendertoreceiverVRINGID=1tellstolookattheVRINGfromreceivertosender

散文

mailbox其實是多核（處理器）soc上，核與核之間互相發(fā)中斷的機制，由于核與核之間可能存在不同的業(yè)務，故硬件上設計分配一兩個中斷已經(jīng)無法滿足業(yè)務的需求，軟件拓展起來很困難，所以mailbox可以理解為軟件可自由定義的中斷模塊。

用于在片上處理器之間通信的一種mailbox隊列中斷機制，mailbox隊列中斷機制允許軟件通過一組（寄存器）和關(guān)聯(lián)的中斷設置和得到信息在二個處理之間建立通信渠道。

核間通信的主要目標是：充分利用硬件提供的機制，實現(xiàn)高效的CORE間通信；給需要CORE間通信的應用程序提供簡潔高效的編程接口。

根據(jù)所使用的硬件特性，核間通信可能的實現(xiàn)機制有：

Mailbox中斷；基于共享內(nèi)存的消息隊列；POW+Group；FAU；支持原子的讀，寫，fetchand（ad）d操作。每個core有一個相應的32bit的mailbox寄存器，每一位可被單獨地設置或清零。這對于core間的中斷非常有用，任意core可直接通過其它core的mailbox對其它core發(fā)出中斷。當mailbox被置位時，相應core的中斷寄存器也同時被置位，軟件可實現(xiàn)其中斷處理。

Bootloader支持Octeon_phy_mem_named_block_alloc()，分配以名字命名的物理內(nèi)存空間，不管是ServiceExecu（ti）ve應用程序還是（linux）kernel都可以通過Octeon_phy_mem_named_block_find()找到這部分內(nèi)存，實現(xiàn)core之間的共享數(shù)據(jù)。

Linuxkernel也提供了共享內(nèi)存的機制。主要有mmap()，系統(tǒng)V，Posix共享內(nèi)存模型等。系統(tǒng)調(diào)用mmap()通過映射一個普通文件實現(xiàn)共享內(nèi)存。普通文件被映射到進程地址空間后，進程可以向訪問普通內(nèi)存一樣對文件進行訪問。系統(tǒng)V共享內(nèi)存指的是把所有共享數(shù)據(jù)放在共享內(nèi)存區(qū)域（IPCsharedmemoryregion），任何想要訪問該數(shù)據(jù)的進程都必須在本進程的地址空間新增一塊內(nèi)存區(qū)域，用來映射存放共享數(shù)據(jù)的物理內(nèi)存頁面。posix共享內(nèi)存區(qū)首先指定一個名字參數(shù)調(diào)用shm_open,以創(chuàng)建一個新的共享內(nèi)存區(qū)對象或打開一個以存在的共享內(nèi)存區(qū)對象。然后調(diào)用mmap把這個共享內(nèi)存區(qū)映射到調(diào)用進程的地址空間。傳遞給shm_open的名字參數(shù)隨后由希望共享該內(nèi)存區(qū)的任何其他進程使用。

核間通信方案

如下圖所示（ARM）核和（DSP）核進行mailbox通信，ARM要發(fā)送數(shù)據(jù)給DSP：

ARM核先往某個指定的共享內(nèi)存空間buffer寫入數(shù)據(jù)，然后MAILBOX觸發(fā)中斷和寫入關(guān)于共享內(nèi)存空間的地址信息給DSP。DSP通過得到mailbox中斷的信息讀取共享內(nèi)存空間ARM核發(fā)送的buffer