痞子衡嵌入式：大話雙核i.MXRT1170之Cortex-M7與Cortex-M4互相激活之道

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　　大家好，我是痞子衡，是正經搞技術的痞子。今天痞子衡給大家分享的是恩智浦i.MXRT1170上Cortex-M7與Cortex-M4內核互相激活的方法。

　　痞子衡最近在深耕i.MXRT1170這顆劃時代的MCU，已經寫了不少篇相關技術文章，涉及整體特點、Raw NAND啓動、FlexRAM模塊、ECC特性等，文章寫得越多越發覺得i.MXRT1170是座寶礦，值得大家去仔細探索。話不多說，咱們繼續挖礦吧，今天痞子衡爲大家介紹i.MXRT1170雙核間互相激活的方法。

一、雙核功能簡介

　　雙核是i.MXRT1170除了1GHz主頻之外的第二個顯著特點，i.MX RT系列也是從RT1170開始首次引入了雙核架構。i.MXRT1170包含了一個Cortex-M7內核（1GHz）以及一個Cortex-M4內核（400MHz），超強的Cortex-M7內核專注於音視頻識別與處理、千兆以太網通訊控制等複雜任務上；低功耗Cortex-M4內核則做一些相對簡單的鍵盤響應、傳感器採集、電機控制等任務，即如下圖所示：

二、雙核激活方法

　　i.MXRT1170雖然是雙核（Cortex-M7與Cortex-M4），但這兩個核並沒有確定的主從關係，i.MXRT1170系統設計裏每個核都既可以當主核也可以當從核（默認CM7是主核，CM4是從核），用戶設置了主從關係之後，芯片上電後先從主核啓動，然後由主核來激活從核啓動。

2.1 選定主核

　　主核是在eFuse中選定的，fusemap中0x960[13:12]對應的是BT_CORE_CTRL和BT_CORE_SEL bit，默認兩個bit都是0，即從CM7是主核，上電CM7啓動，如果需要更改主核爲CM4，則需要燒寫eFuse。

　　這裏順便插一句，我們知道芯片上電都是先執行BootROM代碼，既然CM7和CM4都可以當主核，那麼這個BootROM代碼需要既可以在CM4下執行，也可以在CM7下執行。這裏藉助的是Cortex-M處理器向下兼容、軟件二進制向上兼容的特性，BootROM代碼使用Cortex-M4指令集去編譯即可。

2.2 加載從核App（可選）

　　選定了主核之後，主核App由BootROM加載執行，我們需要在主核App裏添加代碼來啓動從核。啓動從核的第一步是加載從核App，App從加載執行位置上可分爲兩種，一種是在Flash裏原地執行，另一個是拷貝到RAM裏執行，只有後者才需要先加載再執行。
　　關於從核App執行位置，這裏有必要好好聊一下，下面是CM7和CM4下各自系統內存映射表，從表裏可以看到除了各自內核TCM空間僅對自己可見外，其餘地址空間對兩個核均是可見的（並且映射地址也是相同的）。如果加載的從核App是在TCM裏執行的，主核需要將從核App加載到從核TCM對應的OCRAM空間（此種情況僅適用CM4當從核，其TCM對應的是OCRAM(M4)空間；CM7當從核時其TCM對應的空間CM4是無法訪問的）；如果加載的從核App不是在TCM裏執行的，那麼情況就比較簡單，直接加載到那個目標映射地址空間即可。

　　下面是加載從核App示例代碼，appBuffer是從核App Image在外部Flash裏存放的首地址，vectorAddr是加載的目標RAM首地址。爲了防止Cache干擾後續從核取復位向量執行，主核在加載App前後最好均要清一下DCache。

void copy_app_image(uint8_t *appBuffer, uint32_t appLength, uint32_t vectorAddr)
{
#if defined(__DCACHE_PRESENT) && (__DCACHE_PRESENT == 1U)
    SCB_CleanInvalidateDCache_by_Addr((void *)vectorAddr, appLength);
#endif

    /* Copy app image to dest addrress. */
    memcpy((void *)vectorAddr, appBuffer, appLength);

#if defined(__DCACHE_PRESENT) && (__DCACHE_PRESENT == 1U)
    SCB_CleanInvalidateDCache_by_Addr((void *)vectorAddr, appLength);
#endif
}

2.3 指定從核初始中斷向量表地址

　　加載從核App完成之後，接下來便是設置從核啓動所需的中斷向量表位置，從核需要從中斷向量表裏取出初始棧地址(SP)和復位向量(PC)來執行。
　　CM7啓動初始向量表地址設置在IOMUXC_LPSR_GPR26裏（對應SCB->VTOR[31:7]），CM4啓動初始向量表地址設置在IOMUXC_LPSR_GPR0/1裏（對應SCB->VTOR[31:3]）。

• Note: A0版本芯片CM7啓動初始向量表設置在IOMUXC_GPR19裏；B0版本芯片CM7啓動初始向量表設置改到了IOMUXC_LPSR_GPR26裏。

　　下面是設置從核啓動初始中斷向量表地址的示例代碼：

void set_cm4_vector(uint32_t vectorAddr)
{
    IOMUXC_LPSR_GPR->GPR0 = IOMUXC_LPSR_GPR_GPR0_CM4_INIT_VTOR_LOW(vectorAddr);
    IOMUXC_LPSR_GPR->GPR1 = IOMUXC_LPSR_GPR_GPR1_CM4_INIT_VTOR_HIGH(vectorAddr >> 16);
}

void set_cm7_vector(uint32_t vectorAddr)
{
    IOMUXC_LPSR_GPR->GPR26 = IOMUXC_LPSR_GPR_GPR26_CM7_INIT_VTOR(vectorAddr);
}

2.4 激活從核

　　此時從核已經摩拳擦掌，等待來自主核的最後激活指令了。激活控制是在SRC->SCR寄存器裏實現的，將BT_RELEASE_Mx位置1即可啓動CMx從核。這裏需要注意一點，如果是在調試，從核有可能已經被調試器的腳本激活過了，那麼此時僅需要reset一下從核即可。

　　下面是激活從核啓動的示例代碼：

void launch_cm4_core(void)
{
    /* If CM4 is already running (released by debugger), then reset the CM4.
       If CM4 is not running, release it. */
    if ((SRC->SCR & SRC_SCR_BT_RELEASE_M4_MASK) != 0)
    {
        SRC->CTRL_M4CORE |= SRC_SLICE_CTRL_SW_RESET_MASK;
        while ((SRC->STAT_M4CORE & SRC_SLICE_STAT_UNDER_RST_MASK) != 0UL);
    }
    else
    {
        SRC->SCR |= SRC_SCR_BT_RELEASE_M4_MASK;
    }
}

void launch_cm7_core(void)
{
    /* If CM7 is already running (released by debugger), then reset the CM7.
       If CM7 is not running, release it. */
    if ((SRC->SCR & SRC_SCR_BT_RELEASE_M7_MASK) != 0)
    {
        SRC->CTRL_M7CORE |= SRC_SLICE_CTRL_SW_RESET_MASK;
        while ((SRC->STAT_M7CORE & SRC_SLICE_STAT_UNDER_RST_MASK) != 0UL);
    }
    else
    {
        SRC->SCR |= SRC_SCR_BT_RELEASE_M7_MASK;
    }
}

三、一個典型示例

　　最後給一個完整示例，主核是CM7，從核是CM4，從核App代碼存儲在0x60010000地址，App長度是32KB，從核APP是從ITCM起始地址（0x1FFE0000）開始鏈接的。CM7激活CM4完整代碼如下：

#define CM4_BUF_START 0x60010000U
#define CM4_BUF_LEN   0x8000U
#define CM4_CPY_START 0x20200000U
#define CM4_APP_START 0x1FFE0000U

int main(void)
{
    copy_app_image(CM4_BUF_START, CM4_BUF_LEN, CM4_CPY_START);
    set_cm4_vector(CM4_APP_START);
    launch_cm4_core();

    while (1)
    {
    }
}

　　至此，恩智浦i.MXRT1170上Cortex-M7與Cortex-M4內核互相激活的方法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裏~~~

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