IPC的使用

Posted 2020-10-28 Young

IPC，Inter-Processor Communication是SYS/Bios处理核间通信的组件:

IPC的几种应用方式：

1.最小使用（Minimal use）

这种情况是通过核间的通知机制（notification）来实施的，而一个通知所携带的信息是非常小的（一般是32bits），所以称为最小使用。这种方式一般是用于处理核间的简单同步，却无法处理复杂的消息传递。

这种情况下，需要利用到Notify模块的APIs函数，比如通过Notify_sendEvent()函数给某个特定核传递一个事件，我们可以给特定事件动态注册反馈函数。由于一个通知（notification）所携带的信息是极少的，所以只能给处理器发送一个事件号，而这个事件号所代表的反馈函数决定之后的动作。另外一些数据以函数参数方式，也可以被送出。

2.增加数据通路（Add data passing）

这种情况是在前面的最小使用机制下，在核间增加了一个传递链表元素的数据通路，这个链表的实施一般是使用共享内容并通过门（gates）来管理同步。 

这种情况是在最小使用上，增加了一个ListMP模块用于共享链表元素。 

ListMP模块是一个双向链表，另外ListMP需要用到共离内存，所以SharedRegion模块也需要被使用，另外ListMP通过NameServer模块中来管理名称/值，同时使用GateMP模块来防止链表元素被多个处理器同时读取。

3.增加动态分配（Add dynamic allocation）

这种情况下，增加了从堆中动态分配链表元素的功能。

这种情况在上种情况下，增加了一个Heap*MP模块，这个模块主要用于从堆中给链表动态分配内存。

 

4.强大但易用的消息机制（Powerful but easy-to-use messaging）

这种情况下利用MessageQ模块来传递消息。 

除了Notify通知机制，还可以利用MessageQ来实现更为复杂的核间通信，在这种情况下，只需要配置MultiProc和SharedRegion模块就可以了，而Ipc_start()函数将自动为我们实现上面灰色模块的配置。

最小使用（Minimal use）情况举例

打开CCS自带例程

点击编译后，查看有无出错；导入目标配置文件.ccxml，这里选择的仍然是C6678 Device Functional Simulator, Little Endian：

选中Group，点击运行：

  结果分析

1.各核打印：

 这段是在main()中出现的结果，每个核都会执行各自的main()：

 System_printf("main: MultiProc id = %d\\n", MultiProc_self());
 System_printf("main: MultiProc name = %s\\n", 
 MultiProc_getName(MultiProc_self()));

 2.各核注册事件，并表明其反馈函数：

 status = Notify_registerEvent(srcProc, INTERRUPT_LINE, EVENTID,
                                  (Notify_FnNotifyCbck)cbFxn, NULL);

核0执行同时释放信号量，在核0释放信号量semHandle之前，其他核都处理等待信号量释放中

 

核0通过给核1发送事件，触发反馈函数，在反馈函数中semHandle归一，注意这个激活的信号量是在核1中的

 status = Notify_sendEvent(dstProc, INTERRUPT_LINE, EVENTID, seq, 
                    TRUE);

 激活核1的信号量后，核0打印结果，并等待其信号量的结果，所有核的信号量都初始为0：

 System_printf("tsk1_func: Sent request #%d to %s\\n", seq,
                MultiProc_getName(dstProc));

 /* wait forever on a semaphore, semaphore is posted in callback */
            Semaphore_pend(semHandle, BIOS_WAIT_FOREVER);

以下是总共八个核，分别执行了NUMLOOPS次（这里设置的是10次）

 下一个核信号被激活，开始执行：

  /* wait forever on a semaphore, semaphore is posted in callback */
 Semaphore_pend(semHandle, BIOS_WAIT_FOREVER);

 System_printf("tsk1_func: Received request #%d from %s\\n", seq,
 MultiProc_getName(recvProcId));

同时通过反馈函数将当前核的下一个核激活：

 status = Notify_sendEvent(dstProc, INTERRUPT_LINE, EVENTID, seq, 
                    TRUE);

完成发送事件：

 System_printf("tsk1_func: Sent request #%d to %s\\n", seq,
                MultiProc_getName(dstProc));

退出任务循环，同时退出当前核的BIOS：

多核IPC的配置

1.IPC的启动非常简单，在导入Ipc头文件后，在main()函数中调用Ipc_start()就能根据.cfg文件中配置启动IPC所需要的模块，比如默认情况下Ipc_start()会调用Notify_start()之类，不过要启动这些模块，需要保证提前在.cfg中添加了这些模块。

2.IPC的配置是在.cfg中完成的，配置IPC首先需要申明，当前Notify等相关模块也需要提前申明，这里如果不清楚IPC所需要的相关模块，最好使用自带IPC例程作为模块。

 var Ipc = xdc.useModule(\'ti.sdo.ipc.Ipc\');

3.设置同步的核数

       Ipc.procSync = Ipc.ProcSync_ALL;

       这里Ipc.ProcSync_ALL 表示Ipc_start会自动将所有的核都启动了

       Ipc.ProcSync_PAIR 表示只启动部分核，需要启动的核要通过Ipc_attach()来启动，这个默认选项

       Ipc.ProcSync_NONE 表示Ipc_start()不会同步任何核

4.核间的连接方法Ipc_attach()及Ipc_detach()

       这两个函数的使用，需要.cfg文件中配置了Ipc.ProcSync_PAIR 

       Ipc_attach的使用方法非常简单，在Ipc_start()之后直接输入：

  Ipc_attach(#coreID)，#coreID表示需要连接的核ID号，如Ipc_attach(0)表示连接核0。

 　　不过需要注意的是：

       a) 核的连接一定要按照ID号从小到大的顺序进行，比如当前核必须先连接了核0，才能连接核1，之后才能连接核2

       b) 另外两核之间的相互连接必须先满足ID号小的先连接ID号大的，比如只有当核0连接核1后，核1才能连接到核0

       c) 由于核的连接并不是一次就能成功的，所以一般需要加一个循环等待的过程，一般使用方法如下：

       

 

 while(Ipc_attach(#coreID)<0)
{
      Task_sleep(1);
}

       Ipc_detach()的使用方法同Ipc_attach()是类似的，不过它的功能是解除连接。

主从核之间的通信

前面介绍IPC核间通信例子，是每个核同所有核之间都有连接，而各核之间连接都是相同且双向，而在很多情况下，我们并不需要如此多的核，或者许多核间连接也是不必要的，这些情况下使用Ipc.ProcSync_ALL未免太不高效。 

下面我们介绍的例子是核间的主从通信，选择三个核，选择一个主核，另外两个是副核，主核core0同副核之间有相互连接，而副核core1与副核core2之间没有连接，这个主从通信主要完成以下事件：

主核向两从核发送事件，激活从核，使其执行任务。

两核完成任务后，向主核发送事件，主核继续执行其任务。

1.在.cfg文件中设置procSync

      改为Ipc.procSync = Ipc.ProcSync_PAIR;

2.修改源文件为：

#include <xdc/std.h>

/*  -----------------------------------XDC.RUNTIME module Headers    */
#include <xdc/runtime/System.h>

/*  ----------------------------------- IPC module Headers           */
#include <ti/ipc/MultiProc.h>
#include <ti/ipc/Notify.h>
#include <ti/ipc/Ipc.h>
/*  ----------------------------------- BIOS6 module Headers         */
#include <ti/sysbios/knl/Semaphore.h>
#include <ti/sysbios/knl/Task.h>
#include <ti/sysbios/BIOS.h>

/*  ----------------------------------- To get globals from .cfg Header */
#include <xdc/cfg/global.h>

#define INTERRUPT_LINE  0

/* Notify event number that the app uses */
#define EVENTID         10

/* Number of times to run the loop */
#define NUMLOOPS        3

UInt32 times = 0;
UInt16 recvnumes = 0;

#define masterProc 0
#define sloverProc1 1
#define sloverProc2 2
#define sloverNum 2

/*
 *  ======== cbFxn ========
 *  This function was registered with Notify. It is called when any event is
 *  sent to this processor.
 */
Void cbFxn(UInt16 procId, UInt16 lineId,
           UInt32 eventId, UArg arg, UInt32 payload)
{
    /* The payload is a sequence number. */

    if(procId!=masterProc) // 主核注册函数
    {
        recvnumes++;  // 接收从核的数目
        if(recvnumes==sloverNum) // 当收到全部从核回复的信息
        {
            recvnumes=0;
            Semaphore_post(semHandle);
        }
    }
    else
    {
        times = payload; // 执行次数
        Semaphore_post(semHandle);
    }
}


/*
 *  ======== tsk0_func ========
 *  Sends an event to the next processor then pends on a semaphore.
 *  The semaphore is posted by the callback function.
 */
Void tsk0_func(UArg arg0, UArg arg1)
{
    Int i = 1;
    Int status;
    
    if (MultiProc_self() == masterProc)
    {
        while (i <= NUMLOOPS)
        {

            /* 这里可以添加主核需要执行的任务代码*/

            /* Send an event to the next processor */
            status = Notify_sendEvent(sloverProc1, INTERRUPT_LINE, EVENTID, i,
                    TRUE);
            status = Notify_sendEvent(sloverProc2, INTERRUPT_LINE, EVENTID, i,
                    TRUE);

            /* Continue until remote side is up */
            if (status < 0)
            {
                continue;
            }

            System_printf("MasterCore Sent Event to SloverCores in %d\\n", i);

            /* Wait to be released by the cbFxn posting the semaphore */
            Semaphore_pend(semHandle, BIOS_WAIT_FOREVER); // 主核等待所有从核完成其工作返回

            System_printf("MasterCore Received Event from All SloverCores in %d\\n",i);

            /* increment for next iteration */
            i++;
        }
    }
    else {
        while (times < NUMLOOPS)
        {

            /* wait forever on a semaphore, semaphore is posted in callback */
            Semaphore_pend(semHandle, BIOS_WAIT_FOREVER); // 等待主核通知开始执行任务

            System_printf("SloverCore%d Received Event from MasterCore in %d\\n", MultiProc_self(),times);

            /* 这里可以添加从核执行的任务*/

            /* Send an event to the next processor */
            status = Notify_sendEvent(masterProc, INTERRUPT_LINE, EVENTID, times,
                    TRUE);
            if (status < 0) {
                System_abort("sendEvent to MasterCore failed\\n");
            }

            System_printf("SloverCore%d sent Event from MasterCore in %d\\n", MultiProc_self(),times);
        }
    }

    System_printf("Test completed\\n");
    BIOS_exit(0);
}

/*
 *  ======== main ========
 *  Synchronizes all processors (in Ipc_start), calls BIOS_start, and registers 
 *  for an incoming event
 */
Int main(Int argc, Char* argv[])
{
    Int status;

    status = Ipc_start();
    if (status < 0)
    {
        System_abort("Ipc_start failed\\n");
    }
    
    /*
    这里主要根据主核和从核的角色分别添加连接任务：主核同两个从核都有连接，而从核只与主核有链接
    在添加核间连接后，分别给核间连接注册事件
     */
    if(MultiProc_self()==masterProc)
    {
        while(Ipc_attach(sloverProc1)){
            Task_sleep(1);
        }// 完成从核1的连接
        while(Ipc_attach(sloverProc2)){
            Task_sleep(1);
        }// 完成从核2的连接

        status = Notify_registerEvent(sloverProc1, INTERRUPT_LINE, EVENTID,
                                      (Notify_FnNotifyCbck)cbFxn, NULL);
        if (status < 0) {
            System_abort("Notify_registerEvent for sloverCore1 failed\\n");
        }// 完成从核1的事件注册

        status = Notify_registerEvent(sloverProc2, INTERRUPT_LINE, EVENTID,
                                      (Notify_FnNotifyCbck)cbFxn, NULL);
        if (status < 0) {
            System_abort("Notify_registerEvent for sloverCore2 failed \\n");
        }// 完成从核2的事件注册

    }
    else{

        while(Ipc_attach(masterProc))
        {
            Task_sleep(1);
        }// 完成主核0的连接

        status = Notify_registerEvent(masterProc, INTERRUPT_LINE, EVENTID,
                                      (Notify_FnNotifyCbck)cbFxn, NULL);
        if (status < 0) {
            System_abort("Notify_registerEvent for masterCore0 failed\\n");
        }// 完成主核0的事件注册

    }

    BIOS_start();
    
    return (0);
}

仿真调试的结果：

从结果上看，当从核分别收到了来自主核的事件时，同时开始任务，当从核任务全部完成后，主核才开始其任务。