一种多核DSP处理芯片核间通信系统及其方法与流程

本发明涉及多核dsp处理芯片及嵌入式实时操作技术领域，尤其涉及一种多核dsp处理芯片核间通信系统及其方法。

背景技术：

随着互联网和计算机技术的飞速发展，对中央处理器的性能要求越来越高，体积要求越来越小。以前主要是通过提高处理能力，或增加硬件来提升性能，但随之而来的晶体管的数量也越来越多，体积也会越来越大，这显然不符合实际发展的需求。所以，另外一种提高性能的方式就是使用多核处理器。

在嵌入式开发领域，多核dsp处理器的使用越来越多。顾名思义，多核dsp处理器就是在一个dsp处理芯片上集成两个及以上的处理单元，每个处理单元独立的成为一个核。多核dsp处理器中的每个核可以单独处理独立的任务，而每个核之间也时常需要传递数据信息，这就涉及到核间通信的相关流程。

技术实现要素：

本发明的目的就在于提供一种多核dsp处理芯片核间通信系统及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

通过核间转发，打包发送数据，实现核间通信；核间消息传递可以指定一个最大发送长度，然后分条消息逐级进行打包，写入在共享内存区规划好的地址区域，调用ipc中断，统一发送的方式进行；特别是在多核（2个及以上）处理时，该方法能大大简化核间通信的处理流程。

多核处理器中只有主核与上层应用程序进行通信，核与核之间通信时，核间消息采用打包组合，逐级通信的机制；当源核需要发送消息时，将需要发送给目标核的消息放在共享消息区内，然后源核通过中断告知目标核需要传递的任务，在目标核读取中断寄存器中的任务时，即可知道源核标识，从而从对应的共享内存区域中提取消息内容，用于目标核本核的通信处理流程；本发明针对多核处理器中的每一个核，相当于虚拟出两个收发端口，每一个收发端口都可独立的进行操作，且针对每一个收发行为具有统一的操作，遵循全双工模式，在利用多核dsp芯片处理器进行核间消息通信的相关设计时，会大大简化设计和编程的复杂度，具有实用性强，通用性高的特点。

一、多核dsp处理芯片核间通信系统（简称系统）

本系统包括上层应用程序模块，设置有多核处理器模块；

上层应用程序模块和多核处理器模块交互。

所述的多核处理器模块包括第1、2、3、4核；

在第1、2核之间设置有第1核到第2核的共享内存区和第2核到第1核的共享内存区；

在第2、3核之间设置有第2核到第3核的共享内存区和第3核到第2核的共享内存区；

在第3、4核之间设置有第3核到第4核的共享内存区和第4核到第3核的共享内存区；

上列核与核之间通过共享内存区进行消息交互，并遵循全双工和逐级通信原则。

二、多核dsp处理芯片核间通信方法（简称方法）

①在共享内存区域中，细划分出源核与目标核之间共享内存区的地址，长度，且方向唯一；

②在内存中，为每一个核虚拟出两个收发端口，port0与port1，两个端口的数据缓存区域分别msg_buf_port0，msg_buf_port1；

③在源核需要发送消息时，

a、如果是port0发送消息，先检测msg_buf_port0中是否存在需要发送的消息，如果有，则逐一提取并进行打包；然后将需要发送的消息写入指定的共享内存区，同时递减消息队列中数目；

b、如果是port1发送消息，先检测msg_buf_port1中是否存在需要发送的消息，如果有，则逐一提取并进行打包；然后将需要发送的消息写入指定的共享内存区，同时递减消息队列中数目；

④源核将需要传递的目标核标识，以及任务标识，通过ipc中断传递给目标核；

⑤目标核监控到属于自己的任务标识时，则去规划的共享内存区域中读取消息；

⑥目标核接收消息时，

a、如果是port0接收消息，先从对应源核发送的共享内存区域中获取消息，然后进行消息解析，解析完毕后将消息存放在msg_buf_port1消息缓存中，同时递增消息队列中数目；

b、如果是port1接收消息，先从对应源核发送的共享内存区域中获取消息，然后进行消息解析，解析完毕后将消息存放在msg_buf_port0消息缓存中，同时递增消息队列中数目。

本发明具有下列优点和积极效果：

①多核dsp处理器中的核间通信消息可多条一起，采用打包形式发送；

②多核处理中的每一个核只与前核和后一个核进行核间通信，采用逐级转发的形式，能较大简化设计和编程难度，通用性强；

③每一个核虚拟出了两个收发端口，采用消息队列的方式处理，实用性高。

④共享内存区被规划出多个子共享内存区，只供源核与目标核使用，且具有方向性，这样可遵循全双工的通信模式，效率高。

附图说明

图1是本系统的结构方框图（以4核进行释意说明）；

图中：

0—上层应用程序模块0

1—多核处理器

10—第1核（主核），

101—第1核port0收发缓存区，

102—第1核ipc中断模块，

103—第1核内程序运行模块，

104—第1核port1收发缓存区；

20—第2核，

201—第2核port0收发缓存区，

202—第2核ipc中断模块，

203—第2核内程序运行模块，

204—第2核port1收发缓存区；

30—第3核，

301—第3核port0收发缓存区，

302—第3核ipc中断模块，

303—第3核内程序运行模块，

304—第3核port1收发缓存区；

40—第4核，

401—第4核port0收发缓存区，

402—第4核ipc中断模块，

403—第4核内程序运行模块，

404—第4核port1收发缓存区。

12—第1核到第2核的共享内存区；

21—第2核到第1核的共享内存区；

23—第2核到第3核的共享内存区；

32—第3核到第2核的共享内存区；

34—第3核到第4核的共享内存区；

43—第4核到第3核的共享内存区。

图2是某一个核进行核间消息发送时的流程图；

图3是某一个核进行核间消息接收时的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、系统（多核处理器一般为双核、4核或8核，本系统以4核为例进行说明）

1、总体

如图1，本系统包括上层应用程序模块0，设置有多核处理器模块1；

上层应用程序模块0和多核处理器模块1交互。

所述的多核处理器模块1包括第1、2、3、4核10、20、30、40；

在第1、2核10、20之间设置有第1核到第2核的共享内存区12和第2核到第1核的共享内存区21；

在第2、3核20、30之间设置有第2核到第3核的共享内存区23和第3核到第2核的共享内存区32；

在第3、4核30、40之间设置有第3核到第4核的共享内存区34和第4核到第3核的共享内存区43；

上列核与核之间通过共享内存区进行消息交互，并遵循全双工和逐级通信原则。

2、功能块

第1、2、3、4核10、20、30、40的结构相同。

1）第1核10

第1核10包括第1核port0收发缓存区101、第1核ipc中断模块102、第1核内程序运行模块103和第1核port1收发缓存区104；

2）第2核20

第2核20包括第2核port0收发缓存区201、第2核ipc中断模块202、第2核内程序运行模块203和第1核port1收发缓存区204；

3）第3核30

第3核30包括第3核port0收发缓存区301、第3核ipc中断模块302、第3核内程序运行模块303和第3核port1收发缓存区304；

4）第4核40

第4核40包括第4核port0收发缓存区401、第4核ipc中断模块402、第4核内程序运行模块403和第4核port1收发缓存区404。

3、工作机理：

多核处理中的某一个核虚拟出两个收发端口，一个是port0前向收发端口，负责与前一个核进行消息的收发，另外一个是port1后向收发端口，负责与后一个核进行消息的收发。

具体为第1核10的前向收发端口port0的收发缓存区101，与上层应用子程序0进行收发操作；第1核的port0收发缓存区101中的数据，在经过第1核内程序运行模块103处理后，将其分条放置在第1核port1收发缓存区104中，并记录消息缓存区中的数目。

①如果第1核10需要向第2核20发送消息，则会先检查第1核port1收发缓存区104消息队列中是否有消息可发送，如果有，则逐一提取并进行打包，然后将需要发送的消息写入第1核10到第2核20共享内存区12，同时递减消息队列中数目，且会通过ipc中断告知第2核20。

②如果第1核10接受第2核20的消息，第1核10会不断监控第1核ipc中断模块102，当检测到有属于自己的任务标识时，首先读取任务标识号，识别出第2核20，然后在第2核到第1核共享内存区21中获取核间消息，放置在第1核10的第1核port1收发缓存区104中，同时递增port1消息队列中的数目；

同样地，当核第2核20、第3核30、第1核40的port0或者是port1进行消息的收发时，都遵循同样的收发规则。

特别说明，当源核是主核时，其port0端口只负责与上层应用程序0进行通信；当目标核是最后一个核时，即第4核40，其port1不进行核间消息的收发操作。

二、方法

1、某一个核进行核间消息发送时的流程

如图2，某一个核进行核间消息发送时的流程如下：

a、在共享内存区域内，细划分出源核与目标核之间共享内存区的地址、长度，且方向唯一；其次需要根据设置核与核之间传递的任务标识，且源核与目标核具有方向性-s100；

b、源核需要发送消息-s102；

c、判断是port0端口发送还是port1端口发送-s105，

分为两路，第1路为：

a1、如果是port0发送，则判断源核是否为主核-s104，是则发送给上层应用程序-s101，否则进入步骤b1；

b1、判断源核的msg_buf_port0中是否有消息，即cnt0是否>0-s107，是则进入步骤c1，否则为无消息发送-s108；

c1、提取msg_buf_port0中的消息，打包填充到规划的共享消息内存区，并cnt0-1-s110；

d1、判断规划内存区域中所填消息是否达到最大发送长度-s112，是则进入步骤d，否则继续步骤c1；

第2路为：

a2、如果是port1发送，则判断源核是否为最后一个核-s106，是则不做处理-s103，否则进入步骤b2；

b2、判断源核的msg_buf_port1中是否有消息，即cnt1是否>0-s109，是则进入步骤c2，否则为无消息发送-s108；

c2、提取msg_buf_port1中的消息，打包填充到规划的共享消息内存区，并cnt1-1-s111；

d2、判断规划内存区域中所填消息是否达到最大发送长度-s113，是则进入步骤d，否则继续步骤c2；

d、通过ipc中断告知目标核任务标识-s114。

2、某一个核进行核间消息接收时的流程

如图3，某一个核进行核间消息接收时的流程如下

a、目标通过识别ipc中断，发现有属于自己的任务消息-s200；

b、识别源核的id号，目标核接收消息-s201；

c、判断是port0接收消息，还是port1接收消息-s202，

分为两路，第1路为：

a1、如果是port0接收，判断目标核是否为主核-s203，是则接收上层应用程序的消息-s204，再跳转到步骤c1，否则进入步骤b1；

b1、从源核指向目标核的共享内存区域中，提取消息-s205；

c1、进行消息的解码，将解码正确的消息流放置在虚拟的发送端口msg_buf_port1的缓存区中，并msg_cnt1+1；

第2路为：

a2、如果是port1接收，判断目标核是否为最后一个核-s207，是则不做处理-s208，否则进入步骤b2；

b2、从源核指向目标核的共享内存区域中，提取消息-s209；

c2、进行消息的解码，将解码正确的消息流放置在虚拟的发送端口msg_buf_port0的缓存区中，并msg_cnt0+1。