简介 STM32H745拥有Cortex-M7和Cortex-M4两个处理器单元,并提供了32个硬件semaphore(简称HSEM)用来控制双核之间或不同进程之间的同步。 HSEM原理 每个HSEM都有一个32位的数值,它包含有3部分信息:锁标记位(bit:31),内核ID(bit:11-8),进程ID(bit:7-0),其它位为保留位。在FREE状态时,该HSEM数值为0,即锁标记位,内核ID和进程ID都为0。在LOCK状态时,锁标记位为1,内核ID由运行系统赋值(内核Cortex-M7为其赋值为3,内核Cortex-M4为其赋值为1),进程ID由用户赋值,其取值范围为0-255。 当HSEM为LOCK状态时,只有相同的内核ID和进程ID才能对其解锁(RELEASE)。换句话说,由内核Cortex-M7上锁(TAKE)的HSEM,内核Cortex-M4无法对其解锁。即使同一内核内,进程1也无法对进程2解锁。 9 U' b$ B. S( t5 z$ E 若对已经为LOCK状态的HSEM上锁,如果内核ID或者进程ID不相同则上锁失败。如果两者都相同则上锁成功但不会改变当前HSEM的任何状态。 HSEM的上锁(TAKE)' z* S3 M9 f" t' S7 E 每个HSEM支持两种的上锁方式:一种是写方式,另一种是读方式。对应于这两种方式,STM32提供了两种寄存器接口,一个是Rx,一个是RLRx,角标x是指对应的HSEM,从0到31。需要注意的是,尽管有两种方式和两个寄存器接口,但它们都对应着同一个HSEM。下面我们看一下两者的区别。 ( C( l \ z, x3 l" w 写方式 它对应的HAL函数是;, R- a/ K" G1 I HAL_StatusTypeDef HAL_HSEM_Take(uint32_t SemID, uint32_t ProcessID); 该函数对指定HSEM(SemID)写入进程ID(ProcessID)值,锁标记和内核ID。后两者是由函数内部赋值的。该函数内部对Rx寄存器赋值后,再读取其值以验证是否是要写入的值,如相等则表示写入成功,也即上锁成功,否则失败。可以看出这是通过写和读两个步骤完成的上锁功能。 2 P" X* t9 v$ D f& l 读方式 此方式只用单步就可完成上锁功能。它对应的HAL函数是:1 o4 |9 q$ M4 p! V HAL_StatusTypeDef HAL_HSEM_FastTake(uint32_t SemID); 该函数内部只对指定HSEM(SemID)的RLRx寄存器做读操作。硬件内部判断如符合上锁条件,则会自动对其赋值,赋值内容有锁标记,内核ID和零值的进程ID。无论上锁是否成功,硬件都会返回该HSEM的值。函数的读操作就是判断HSEM值是否等于自身内核ID,如相等则表示上锁成功,否则失败。 可以看出读方式可一步完成上锁,但只能写入固定的进程ID值零。或者说这种方式更适用于两核之间的同步控制,或单进程的同步控制。而写方法需两步完成,但可写入用户指定的进程ID值,所以它即适用于两核之间,也适用于同核内部不同进程之间的同步控制。需要注意的是如果写方式指定的进程ID值是零,则与读方式写入的HSEM值是一样的。; z( v8 _, m# m$ I) m 3 l) e$ P6 y* o5 K HSEM的解锁(RELEASE) 解锁对应的HAL函数是:& g6 Q! G3 E% R# m( }" X0 ~1 Y" R void HAL_HSEM_Release(uint32_t SemID, uint32_t ProcessID); 解锁是对指定HSEM(SemID)的Rx寄存器写入进程ID(ProcessID)值和内核ID,但不带锁标记。如解锁成功,HSEM值则被清零。此函数没有返回值。用户需使用另一个函数: uint32_t HAL_HSEM_IsSemTaken(uint32_t SemID); 判断是否解锁成功。 $ U8 Y9 R2 n+ _+ ?& C8 l8 Q6 J7 f0 L 另外STM32还提供一种可以给本内核内所有HSEM解锁的功能,条件是内核ID必须相符并且有一个预设的KEY值也必须相符。这是在系统崩溃时有用的一个功能。其内容比较容易理解,请参看芯片使用手册,这里就不赘述了。) K2 G1 t4 y- d/ X 4 }( C+ e7 \5 D& N3 I# M HSEM的中断通知- K$ e! F* A. ?8 U STM32H745为每个核都提供了一条HSEM中断线,用来为解锁产生中断通知。如果懂得中断处理这个也不难理解,请参看芯片使用手册,这里就不赘述了。 ( w! k( Z5 e w' @% P8 j 8 y A& z# B, w- T9 W; W |
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