国产开发板—米尔全志T113-i如何实现ARM+RISC-V+DSP协同计算？

近年来，随着半导体产业的快速发展和技术的不断迭代，物联网设备种类繁多（如智能家居、工业传感器），对算力、功耗、实时性要求差异大，单一架构无法满足所有需求。因此米尔推出MYD-YT113i开发板（基于全志T113-i）来应对这一市场需求。

米尔基于全志T113-i核心板及开发板

part 01 T113-i芯片及OpenAMP简介

T113-i芯片简介

T113-i由两颗ARM A7 、一颗C906（RISC-V）和一颗DSP（HIFI 4）组成。

C906（RISC-V核）特性：

主频最高1008MHz
32KB I-cache+32 KB D-cache
操作系统支持裸跑和FreeRTOS实时操作系统
支持少量数据核间通讯（RPMsg）和大量核间数据（RPBuf）

DSP（HIFI 4）特性：

最高主频600MHz
32KB L1 I-cache+32 KB L1 D-cache

64KB I-ram+64KB D-ram
操作系统支持裸跑和FreeRTOS实时操作系统
支持少量数据核间通讯（RPMsg）和大量核间数据（RPBuf）

OpenAMP系统原理

T113-i=2×ARM A7 + 1×C906（RISC-V） + 1×DSP（HIFI 4）组成，其中两个A7核为主核心，C906（RISC-V核）和DSP为双副核心。而其中的RISC-V属于超高能效副核心，标配内存管理单元，可运行RTOS或裸机程序，T113的主核运行Linux进行人机界面的交互和应用流程，而RISC-V则是后台可进行大数据数据采集，或者相关编码器的控制等，降低主核被中断的次数，大大提供了主核的运行效率。每个处理器核心相互隔离，拥有属于自己的内存，既可各自独立运行不同的任务，又可多个核心之间进行核间通信，这些不同架构的核心以及他们上面所运行的软件组合在一起，就成了 AMP 系统（Asymmetric Multiprocessing System 异构多处理系统）即非对称多处理架构。

part 02 AMP系统通信机制详解

AMP通信原理

由于两个核心存在的目的是协同的处理，因此在异构多处理系统中往往会形成Master-Remote结构。主核心启动后启动从核心。当两个核心上的系统都启动完成后，他们之间就通过IPC（Inter Processor Communication）方式进行通信，而 RPMsg就是IPC中的一种。

在AMP系统中，两个核心通过共享内存的方式进行通信。两个核心通过AMP中断来传递讯息。内存的管理由主核负责。

使用 RPMsg进行核间通信

RPMsg整体通讯框架

上面介绍了通讯原理，这里讲解如何通讯，AMP使用RPMsg框架进行通讯，该框架用于AMP场景下处理器之间进行相互通信。OpenAMP内部实现了可用于RTOS或裸机系统中的RPMsg框架，与Linux内核的RPMsg框架兼容。

其通信链路建立流程如下：

RTOS 端调用 rpmsg_create_ept 创建指定 name 的端点。
Linux 端 rpmsg core 层收到端点创建消息，调用 rpmsg_register_device 将其作为一个设备注册到 rpmsg bus。
Linux 端 rpmsg bus 匹配到相应的驱动，触发其 probe 函数。
Linux 端驱动 probe 函数完成一些资源的分配以及文件节点的生成。
Linux 端驱动的 probe 函数调用完后，rpmsg bus 会回复一个 ACK。
RTOS 端收到 ACK 后设置端点的状态，此时使用 is_rpmsg_ept_ready 函数会返回 true。

RPMsg数据传输流程如下：

下面展示一次RPMsg数据传输的通信过程，下面详细说明：

arm端把数据拷贝到buffer中，在初始化时已经将buffer和payload memory地址绑定，因此数据拷贝后相当于存放到了payloadmemory中。
在消息传输命令后加上数据在payload memory中的起始地址和长度，组成数据包，调用RPMsg接口发送。

RPBuf：基于共享内存和RPMsg消息通知，实现传输大数据传输的框架。

RPMsg：基于VirtIO管理的共享内存，实现数据传输的框架。

VirtIO：原本是一套用在虚拟化环境中传输数据的框架，这里用作共享内存（VRING）的管理。

OpenAMP：OpenAMP框架为RTOS、裸机和Linux用户空间提供了RPMsg、VirtIO、re-moteproc（未列出）的实现，并且与Linux内核兼容。

Msgbox：是全志平台提供的一套消息中断机制，已通过linux内核中原生的mailbox框架作适配。

MSGBOX_IRO_REG：Msgbox的中断相关寄存器。

buffer：表示申请到的共享内存。用户通过操作buffer对象，可直接访问对应的共享内存。

payload memory：用来存放实际传输数据的共享内存，因此称为payload（有效负载）。

VRING：由Virtl0管理的一个环形共享内存。