目錄

說明

初識rpmsg-lite

rpmsg-lite組件優(yōu)勢

rpmsg-lite工程架構

rpmsg-lite通信流程（RTOS）

rpmsg-lite通信流程（MCMGR）

1 說明

本文檔旨在說明如何在RT-Thread(運行于Cortex-M85核)和裸機程序(運行于Cortex-M33核)之間使用rpmsg-lite進行通信，并采用MCMGR組件替代rpmsg-lite原生的隊列機制實現雙核間同步管理。

硬件平臺：Renesas RA8P1( ARM Cortex-M85 & ARM Cortex-M33)

或復制鏈接購買：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=987791181903

軟件環(huán)境

M85核：RT-Thread操作系統(tǒng)

M33核：裸機程序

通信組件：rpmsg-lite + MCMGR

2 初識rpmsg-lite

RPMsg-Lite 是一款輕量級開源異構處理器通信框架，適用于多核系統(tǒng)中的小型微控制器（MCU）。

它支持在非對稱多處理（AMP）配置中，例如運行 Linux 的主處理器與運行實時操作系統(tǒng)（如 RT-Thread）的協(xié)處理器之間進行高效的消息傳遞。

RPMsg-Lite 針對資源受限環(huán)境設計，相比 OpenAMP 提供更簡化的 API，支持零拷貝和靜態(tài)內存選項，并確保與 RPMsg 協(xié)議兼容。通過使用共享內存進行數據交換，要求配置非緩存內存，非常適合卸載 CPU 密集型任務。

3 rpmsg-lite組件優(yōu)勢

1）靜態(tài)API創(chuàng)建

相比較RPMsg，RPMsg-Lite采用靜態(tài)API創(chuàng)建方式，相比較動態(tài)分配，靜態(tài)API創(chuàng)建的方式至少減少了5KB的代碼體量，也避免了動態(tài)內存管理開銷。

2）基于共享內存的數據零拷貝

相比較傳統(tǒng)驅動外設來說，都需要經歷由應用層->驅動層->硬件緩沖區(qū)這么多次拷貝的過程，相對應的也會帶來一定的延遲；而RPMsg-Lite則是數據零拷貝的這么一種實現方式，也就是應用層->共享內存方式，僅一次的內存拷貝，將數據交換周期能夠最小降低至μs微秒級

（當然這部分依賴于雙核硬件平臺的IPC機制，即處理器間通信）

3）硬中斷的高效觸發(fā)

對于傳統(tǒng)共享中斷來說，都是需要輪詢所有關聯(lián)外設的狀態(tài)寄存器；而RPMsg-Lite直接使用 platform_notify 來主動觸發(fā)核間中斷通知，同時這個觸發(fā)時機可以由用戶決定，比如說累計n個消息后觸發(fā)中斷，以此來批量處理核間通信。

4 rpmsg-lite工程架構

rpmsg-lite工程分為兩個版本：

RT-Thread + Freertos + RPMsg-Lite：該示例統(tǒng)一使用RPMsg-Lite結合RTOS的消息隊列來實現子組件queue

RT-Thread + Bera metal + RPMsg-Lite + MCMGR：為了方便裸機系統(tǒng)能夠實時同步主次核之間的狀態(tài)，移植了官方的MCMGR組件（multiple core manager）

5 rpmsg-lite通信流程（RTOS）

需要說明的是，裸機rpmsg-lite與RTOS版的rpmsg-lite的收發(fā)邏輯是不一樣的，這里分開說明

這里繪制了一張圖簡單說明下，首先明確上層留給用戶的rpmsg-lite api，最為關鍵的就是rpmsg-dev的初始化、消息的發(fā)送與接收：

1) 初始化

# masterstructrpmsg_lite_instance*rpmsg_lite_master_init(void*shmem_addr, size_tshmem_length, uint32_tlink_id, uint32_tinit_flags)# remotestructrpmsg_lite_instance*rpmsg_lite_remote_init(void*shmem_addr,uint32_tlink_id,uint32_tinit_flags)

這一步會分別在master和remote初始化一個 rpmsg-dev 實體，并且聲明共享內存起始地址，這個過程中會綁定兩個virtualqueue的回調函數（收發(fā)關鍵）

callback[0] = rpmsg_lite_rx_callback;

callback[1] = rpmsg_lite_tx_callback;

structrpmsg_lite_endpoint*rpmsg_lite_create_ept(structrpmsg_lite_instance *rpmsg_lite_dev, uint32_taddr, rl_ept_rx_cb_trx_cb, void*rx_cb_data);

這里最終會傳遞給 virtqueue 的初始化創(chuàng)建，并作為 callback_fc 參數進行綁定：

int32_tvirtqueue_create(uint16_tid, constchar *name, structvring_alloc_info *ring, void(*callback_fc)(structvirtqueue *vq), void(*notify_fc)(structvirtqueue *vq), structvirtqueue **v_queue)

與此同時，virtqueue_notify() 函數會作為第五個參數綁定為通知函數，這一步對接到移植層的子 layer：enviroment layer，也就是 platform_notify()，用于觸發(fā)通知另外一個核心，一般使用核間中斷，基于此，就可以觸發(fā)另一個核心來處理接收數據的邏輯了：

voidplatform_notify(uint32_tvector_id){ env_lock_mutex(platform_lock); R_IPC_MessageSend(&g_ipc1_ctrl, (uint32_t)(RL_GET_Q_ID(vector_id))); env_unlock_mutex(platform_lock);}

注意：

補充一點，為了方便多核心間的通信，這里的virtualqueue默認都是配置為兩個，并且雙核間的收發(fā)virtualqueue都是分別一一對應的：

Master Remotevqx[0]:tx_vq -> rx_vqvqx[0]:rx_vq -> tx_vq

2) 發(fā)送數據

首先來看下 rpmsg-lite 的發(fā)送數據API：

int32_trpmsg_lite_send(structrpmsg_lite_instance *rpmsg_lite_dev, structrpmsg_lite_endpoint *ept, uint32_tdst, char*data, uint32_tsize, uintptr_ttimeout)

這里的data是我們傳輸過來的數據，那么后面就是這么幾個步驟：

# 1.從共享內存申請buffer（vq_tx_master）buffer = rpmsg_lite_dev->vq_ops->vq_tx_alloc(rpmsg_lite_dev->tvq, &buff_len, &idx);# 2.將共享地址傳遞給rpmsg_msg，并對該變量傳遞實際數據rpmsg_msg = (structrpmsg_std_msg *)buffer;env_memcpy(rpmsg_msg->data, data, size);# 3.將前面申請的這段buffer標記為可用模式，并加入到vq_ring.avail中，一般這里應該是用于緩存下的多核通信/* Enqueue buffer on virtqueue. */rpmsg_lite_dev->vq_ops->vq_tx(rpmsg_lite_dev->tvq, buffer, buff_len, idx);

那么到這里，我們想要傳遞的數據就已經放進去 virtualqueue了，那么接下來就是再發(fā)送一個通知給另外一個核心，通知它從共享隊列中讀取數據。對應的流程如下：

>>> rpmsg_lite_send -> rpmsg_lite_format_message -> virtqueue_kick -> vq_ring_notify_host -> virtqueue_notify -> platform_notify

3) 接收數據

首先明確接收數據的api，在RTOS下我們使用的是 rpmsg_queue_recv()：

int32_trpmsg_queue_recv(structrpmsg_lite_instance *rpmsg_lite_dev, rpmsg_queue_handle q, uint32_t*src, char*data, uint32_tmaxlen, uint32_t*len, uintptr_ttimeout)

深入進去就是需要從消息隊列中拿出數據

可以觀察上圖中紅色箭頭所指示的流程，在接收到來自另一個核心的IPC通知后，會觸發(fā)進入 env_isr：

voidg_ipc0_callback(ipc_callback_args_t *p_args){ rt_interrupt_enter(); /* Check for message received event */ if(IPC_EVENT_MESSAGE_RECEIVED & p_args->event) { env_isr(p_args->message); } rt_interrupt_leave();}

此處會告知本核心的virtualqueue，并觸發(fā)對應的回調函數（接收為rpmsg_lite_rx_callback），在這個回調函數中，會執(zhí)行到一個 ept->rx_cb，這里也就是我們在初始化rpmsg-lite時綁定的endpoint回調函數，即 rpmsg_queue_rx_cb：

my_ept =rpmsg_lite_create_ept(my_rpmsg, LOCAL_EPT_ADDR, rpmsg_queue_rx_cb, my_queue);int32_trpmsg_queue_rx_cb(void*payload,uint32_tpayload_len,uint32_tsrc,void*priv){ rpmsg_queue_rx_cb_data_tmsg; RL_ASSERT(priv != RL_NULL); msg.data = payload; msg.len = payload_len; msg.src = src; /* if message is successfully added into queue then hold rpmsg buffer */ if(0!=env_put_queue(priv, &msg,0)) { /* hold the rx buffer */ returnRL_HOLD; } returnRL_RELEASE;}

接著就是激活 rpmsg-lite 的消息隊列線程，進而去處理消息。

6 rpmsg-lite通信流程（MCMGR）

MCMGR組件開源地址：https://github.com/nxp-mcuxpresso/mcux-mcmgr

1）mcmgr雙核間同步

# M85# 首先注冊一個event回調函數，實時檢測來自次核的通知，也就是 APP_RPMSG_READY_EVENT_DATA 和 APP_RPMSG_EP_READY_EVENT_DATA事件staticvoidRPMsgRemoteReadyEventHandler(uint16_t eventData,void*context){ uint16_t *data = (uint16_t *)context; *data = eventData;}/* Register the application event before starting the secondary core */ (void)MCMGR_RegisterEvent(kMCMGR_RemoteApplicationEvent, RPMsgRemoteReadyEventHandler, (void*)&RPMsgRemoteReadyEventData); while(APP_RPMSG_READY_EVENT_DATA != RPMsgRemoteReadyEventData) { }; /* Wait until the secondary core application signals the rpmsg remote endpoint has been created. */ while(APP_RPMSG_EP_READY_EVENT_DATA != RPMsgRemoteReadyEventData) { }--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------# M33# 通過MCMGR_TriggerEvent觸發(fā)IPC中斷，發(fā)送通知給主核 /* Signal the other core we are ready by triggering the event and passing the APP_RPMSG_READY_EVENT_DATA */ (void)MCMGR_TriggerEvent(kMCMGR_RemoteApplicationEvent, APP_RPMSG_READY_EVENT_DATA); /* Signal the other core the endpoint has been created by triggering the event and passing the * APP_RPMSG_READY_EP_EVENT_DATA */ (void)MCMGR_TriggerEvent(kMCMGR_RemoteApplicationEvent, APP_RPMSG_EP_READY_EVENT_DATA);

2）mcmgr雙核間通信

<1>接收

接收邏輯關鍵取決于下面這個API：

structrpmsg_lite_endpoint*rpmsg_lite_create_ept(structrpmsg_lite_instance *rpmsg_lite_dev, uint32_taddr, rl_ept_rx_cb_trx_cb, void*rx_cb_data, structrpmsg_lite_ept_static_context *ept_context)

通過綁定的回調函數rx_cb，再由mcmgr多核管理器統(tǒng)一注冊事件，并根據平臺層提供的platform_notify機制觸發(fā)env_isr，并觸發(fā)到mcmgr_ipc_callback

來執(zhí)行接收回調rx_cb，而這個觸發(fā)由rpmsg_lite_send提供觸發(fā)動作（virtqueue_kick）

# 示例代碼staticint32_tmy_ept_read_cb(void*payload,uint32_tpayload_len,uint32_tsrc,void*priv){ int32_t*has_received = priv; if(payload_len <=?sizeof(THE_MESSAGE))? ? {? ? ? ? (void)rt_memcpy((void?*)&msg, payload, payload_len);? ? ? ? *has_received =?1;? ? }? ? (void)rt_kprintf("Primary core received a msg\r\n");? ? (void)rt_kprintf("Message: Size=%x, DATA = %i\r\n", payload_len, msg.DATA);? ? return?RL_RELEASE;}my_ept =?rpmsg_lite_create_ept(my_rpmsg, LOCAL_EPT_ADDR, my_ept_read_cb, (void?*)&has_received, &my_ept_context);

所以流程為：

mcmgr_ipc_callback ->mcmgr_event_handler ->env_isr ->virtqueue_notification ->rpmsg_lite_rx_callback(vq->callback_fc) ->my_ept_read_cb(ept->rx_cb)

<2>發(fā)送

發(fā)送邏輯關鍵取決于下面這個API：

int32_trpmsg_lite_send(structrpmsg_lite_instance *rpmsg_lite_dev, structrpmsg_lite_endpoint *ept, uint32_tdst, char*data, uint32_tsize, uintptr_ttimeout)

流程為

(void)rpmsg_lite_send(my_rpmsg, my_ept, REMOTE_EPT_ADDR, (char*)&msg,sizeof(THE_MESSAGE), RL_DONT_BLOCK);returnrpmsg_lite_format_message(rpmsg_lite_dev, ept->addr, dst, data, size, RL_NO_FLAGS, timeout);# 這里的data是我們傳輸過來的數據，那么后面就是這么幾個步驟：# 1.從共享內存申請buffer（vq_tx_master）buffer = rpmsg_lite_dev->vq_ops->vq_tx_alloc(rpmsg_lite_dev->tvq, &buff_len, &idx);# 2.將共享地址傳遞給rpmsg_msg，并對該變量傳遞實際數據rpmsg_msg = (structrpmsg_std_msg *)buffer;env_memcpy(rpmsg_msg->data, data, size);# 3.將前面申請的這段buffer標記為可用模式，并加入到vq_ring.avail中，一般這里應該是用于緩存下的多核通信/* Enqueue buffer on virtqueue. */rpmsg_lite_dev->vq_ops->vq_tx(rpmsg_lite_dev->tvq, buffer, buff_len, idx);# 最后執(zhí)行通知機制virtqueue_kick ->vq_ring_notify_host(vq->notify_fc(vq)) ->platform_nofity -> (void)MCMGR_TriggerEventForce(kMCMGR_RemoteRPMsgEvent, (uint16_t)RL_GET_Q_ID(vector_id)); ->trig ipc callback ->mcmgr_ipc_callback

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