痞子衡嵌入式：大話雙核i.MXRT1170之Cortex-M7與Cortex-M4互相啟用之道
阿新 • • 發佈：2020-04-28
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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核心互相啟用的方法**。
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啟動、FlexRAM模組、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，今天痞子衡為大家介紹i.MXRT1170雙核間互相啟用的方法。
### 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核心（1GHz）以及一個Cortex-M4核心（400MHz），超強的Cortex-M7核心專注於音視訊識別與處理、千兆乙太網通訊控制等複雜任務上；低功耗Cortex-M4核心則做一些相對簡單的鍵盤響應、感測器採集、電機控制等任務，即如下圖所示：
### 二、雙核啟用方法
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系統設計裡每個核都既可以當主核也可以當從核（預設CM7是主核，CM4是從核），使用者設定了主從關係之後，晶片上電後先從主核啟動，然後由主核來啟用從核啟動。
#### 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，預設兩個bit都是0，即從CM7是主核，上電CM7啟動，如果需要更改主核為CM4，則需要燒寫eFuse。
下面是載入從核App示例程式碼，appBuffer是從核App Image在外部Flash裡存放的首地址，vectorAddr是載入的目標RAM首地址。為了防止Cache干擾後續從核取復位向量執行，主核在載入App前後最好均要清一下DCache。
```C
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
載入從核App完成之後，接下來便是設定從核啟動所需的中斷向量表位置，從核需要從中斷向量表裡取出初始棧地址(SP)和復位向量(PC)來執行。
CM7啟動初始向量表地址設定在IOMUXC_LPSR_GPR26裡（對應SCB-> 
下面是設定從核啟動初始中斷向量表地址的示例程式碼：
```C
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 啟用從核
此時從核已經摩拳擦掌，等待來自主核的最後啟用指令了。啟用控制是在SRC->SCR暫存器裡實現的，將BT_RELEASE_Mx位置1即可啟動CMx從核。這裡需要注意一點，如果是在除錯，從核有可能已經被偵錯程式的指令碼啟用過了，那麼此時僅需要reset一下從核即可。
下面是啟用從核啟動的示例程式碼：
```C
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程式碼儲存在0x60010000地址，App長度是32KB，從核APP是從ITCM起始地址（0x1FFE0000）開始連結的。CM7啟用CM4完整程式碼如下：
```C
#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核心互相啟用的方法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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{
#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
載入從核App完成之後，接下來便是設定從核啟動所需的中斷向量表位置，從核需要從中斷向量表裡取出初始棧地址(SP)和復位向量(PC)來執行。
CM7啟動初始向量表地址設定在IOMUXC_LPSR_GPR26裡（對應SCB->
下面是設定從核啟動初始中斷向量表地址的示例程式碼：
```C
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 啟用從核
此時從核已經摩拳擦掌，等待來自主核的最後啟用指令了。啟用控制是在SRC->SCR暫存器裡實現的，將BT_RELEASE_Mx位置1即可啟動CMx從核。這裡需要注意一點，如果是在除錯，從核有可能已經被偵錯程式的指令碼啟用過了，那麼此時僅需要reset一下從核即可。
下面是啟用從核啟動的示例程式碼：
```C
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程式碼儲存在0x60010000地址，App長度是32KB，從核APP是從ITCM起始地址（0x1FFE0000）開始連結的。CM7啟用CM4完整程式碼如下：
```C
#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核心互相啟用的方法痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪裡~~~
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