Virtex-II Pro开发板进行双核系统解决方案

　　2.1 软件工程构建

　　(1)配置软件平台

　　由于两个PowerPC通过总线及总线桥共享串口输入，因此需要在Software Platform Settings中，对stdout和stdin配置为RS232_Uart_1。

　　(2)添加应用工程

　　添加工程ppc0_test_share和ppc1_test_share。选中两个工程文件，分别Mark to initialize BRAM，并将软件工程指定给各自的处理器。

　　Generate the linker script，指定将所有程序段放入各自的私有BRAM中。Update Bitstream以生成相应的全局比特流文件。

　　软件工程包括SDRAM 测试、LED外设测试、SHARE BRAM的读写操作，测试结果通过共享串口进行输出。双核CPU通过Mutex核进行互锁访问，控制访问共享串口。

　　2.2 Mutex核使用

　　Mutex提供多核环境下处理器对共享设备的互斥访问。其原理是：Mutex具有32 bit的写数据寄存器，如图2所示。CPU_0访问共享资源前，先向该数据寄存器写自己的CPU_ID，如果Mutex设备空闲，则将CPUID写入寄存器，并Lock置1。CPU_0通过查询和比较写数据寄存器和自己的CPUID，以确定是否获得访问共享资源的权限。没有获得权限，则等待或者退出;获得权限后，对共享资源访问，访问结束后释放锁。其在系统中的连接如图3所示。

　　xps_mutex连接到PLB0和PLB1总线上，初始化时需要对其地址进行配置。在设计过程中发现，由于Xilinx的软件设计问题，EDK10在头文件xparameters.h中不能正常生成SPLB1的地址，表现为软件自动生成的SPLB1和SPLB0的地址相同，会造成Mutex初始化失败。因此在初始化Mutex时，切勿直接使用XMutex_LookupConfig()函数。PPC_1初始化Mutex的过程如下：

　　#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,

　　//该地址需要对应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);

　　}

　　访问共享串口的操作为：

　　void share_rs232(char *messages)

　　{ char *tmp;

　　XMutex_Lock(mutex, MUTEX_NUM);//对共享资源加锁

　　printf(CPU(%x):%srn,XPAR_CPU_ID,messages);

　　XMutex_Unlock(mutex,MUTEX_NUM); //释放

　　}

　　2.3 系统测试结果

　　2.3.1 共享串口测试

　　设置超级终端，连接JTAG电缆，选中Download Bitstream将比特流下载到目标板上。通过共享串口，两个CPU分别输出其工作状态。输出结果如图4所示。

　　其中CPU(0)输出私有存储器SDRAM的测试正确信息，说明PPC_0正常工作。

　　同时观察板上LED显示，led_0、led_2和led_1、led_3呈现交替闪烁状态，说明PPC_1及外设LED工作正常。

　　2.3.2 共享存储器读写测试

　　SSHM_READFLAG为CPU读写状态指示。SSHM_READFLAG为0时，PPC_0进行写操作;为1时，PPC_1进行读操作。共享存储器的读写操作测试结果如图5所示。

　　PPC_0对共享BRAM进行写数据操作，数据依次为0～4，每次写操作完成后将SSHM_READFLAG置1。PPC_1在PPC_0每次数据操作完毕后，检测到SSHM_READFLAG为1时进行读数据操作，操作完成后置SSHM_READFLAG为0。

　　本文完成基于Virtex-II pro开发板的双核PowerPC系统的构建，提高板上资源利用效率。系统通过Mutex的互锁机制完成对共享资源的控制。共享串口输出调试结果，解决了开发板的单串口不易调试的问题;通过共享BRAM进行数据交换，可以实现系统的并行协同处理;直接下载比特流即可实现双核的系统运行，调试和系统运行更为方便。该系统为使用Virtex-II Pro开发板进行双核系统设计提供了参考价值。