Virtex-II Pro開發(fā)板進(jìn)行雙核系統(tǒng)解決方案

　　2.1 軟件工程構(gòu)建

　　(1)配置軟件平臺

　　由于兩個(gè)PowerPC通過總線及總線橋共享串口輸入，因此需要在Software Platform Settings中，對stdout和stdin配置為RS232_Uart_1。

　　(2)添加應(yīng)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(yīng)的全局比特流文件。

　　軟件工程包括SDRAM 測試、LED外設(shè)測試、SHARE BRAM的讀寫操作，測試結(jié)果通過共享串口進(jìn)行輸出。雙核CPU通過Mutex核進(jìn)行互鎖訪問，控制訪問共享串口。

　　2.2 Mutex核使用

　　Mutex提供多核環(huán)境下處理器對共享設(shè)備的互斥訪問。其原理是：Mutex具有32 bit的寫數(shù)據(jù)寄存器，如圖2所示。CPU_0訪問共享資源前，先向該數(shù)據(jù)寄存器寫自己的CPU_ID，如果Mutex設(shè)備空閑，則將CPUID寫入寄存器，并Lock置1。CPU_0通過查詢和比較寫數(shù)據(jù)寄存器和自己的CPUID，以確定是否獲得訪問共享資源的權(quán)限。沒有獲得權(quán)限，則等待或者退出;獲得權(quán)限后，對共享資源訪問，訪問結(jié)束后釋放鎖。其在系統(tǒng)中的連接如圖3所示。

　　xps_mutex連接到PLB0和PLB1總線上，初始化時(shí)需要對其地址進(jìn)行配置。在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，由于Xilinx的軟件設(shè)計(jì)問題，EDK10在頭文件xparameters.h中不能正常生成SPLB1的地址，表現(xiàn)為軟件自動生成的SPLB1和SPLB0的地址相同，會造成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(shù)。PPC_1初始化Mutex的過程如下：

　　#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(yīng)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);

　　}

　　訪問共享串口的操作為：

　　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(tǒng)測試結(jié)果

　　2.3.1 共享串口測試

　　設(shè)置超級終端，連接JTAG電纜，選中Download Bitstream將比特流下載到目標(biāo)板上。通過共享串口，兩個(gè)CPU分別輸出其工作狀態(tài)。輸出結(jié)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，說明PPC_0正常工作。

　　同時(shí)觀察板上LED顯示，led_0、led_2和led_1、led_3呈現(xiàn)交替閃爍狀態(tài)，說明PPC_1及外設(shè)LED工作正常。

　　2.3.2 共享存儲器讀寫測試

　　SSHM_READFLAG為CPU讀寫狀態(tài)指示。SSHM_READFLAG為0時(shí)，PPC_0進(jìn)行寫操作;為1時(shí)，PPC_1進(jìn)行讀操作。共享存儲器的讀寫操作測試結(jié)果如圖5所示。

　　PPC_0對共享BRAM進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作，數(shù)據(jù)依次為0～4，每次寫操作完成后將SSHM_READFLAG置1。PPC_1在PPC_0每次數(shù)據(jù)操作完畢后，檢測到SSHM_READFLAG為1時(shí)進(jìn)行讀數(shù)據(jù)操作，操作完成后置SSHM_READFLAG為0。

　　本文完成基于Virtex-II pro開發(fā)板的雙核PowerPC系統(tǒng)的構(gòu)建，提高板上資源利用效率。系統(tǒng)通過Mutex的互鎖機(jī)制完成對共享資源的控制。共享串口輸出調(diào)試結(jié)果，解決了開發(fā)板的單串口不易調(diào)試的問題;通過共享BRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的并行協(xié)同處理;直接下載比特流即可實(shí)現(xiàn)雙核的系統(tǒng)運(yùn)行，調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行更為方便。該系統(tǒng)為使用Virtex-II Pro開發(fā)板進(jìn)行雙核系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考價(jià)值。