Multi-master система или «черная пятница»

Автор admin, Апрель 21st, 2015

Уже в четырех записях я упомянул чудесный параллельный интерфейс EBI. Он идентичен, что у STM32, что у ATSAM. Некоторые называют интерфейс асинхронным, но это не так: отсутствует лишь порт тактовой частоты, однако периферии на этот счет хватает.

Суть вопроса?

МК — управляющий, а все остальные — подчиненные.

В своих проектах я сталкивался с низкой скоростью передачи данных между двумя устройствами, ввиду отсутствия всякого DMA и буфера внутри контроллера.

Это будет долго, в любом случае. Почему бы не соорудить на ПЛИС внешний DMA контроллер? Ко всему прочему будет возможность развить его во что-то большее, чем простой пересыльщик. Здесь всплывают следующие проблемы:

У МК нету средства отсоединения от передающей шины, когда ее использует DMA. Произойдут короткие замыкания.
Кто и как будет решать, чью шина?
Как передавать данные «пересыльщику»?

Мы приходим к системе с двумя управляющими (Master) или ее называют Multi-master системой.

Микроконтроллер может также свободно работать с шиной, отдавать команды DMA для пересылок и автоматически отключаться от шины. Все конфликты урегулируются новым блоком — Арбитр.

Арбитр

Независимое устройство, которое всеми силами пытается избежать ситуации, когда два управляющих подключаются к шине одновременно. Здесь его задача проста:

Не пускать DMA в шину, пока с ней работает МК.
Не пускать МК в шину, пока с ней работает DMA.

У обоих есть для этого специальные сигналы типа WAIT (подожди!). Отдельная ситуации — это когда контроллер будет передавать данные контроллеру пересылок.

Ворота

Для того, чтобы переключать линии между устройствами необходимо что-то в роде мультиплексора. Да! Но в нашем случае необходим двунаправленный и четырехпортовый.

Необходима микросхема с параметром t_pd < 7ns, иначе образуется слишком большая латентность.

Реализация

Ниже представлены многоплатная система, состоящая из: ATSAM4C (МК), EP1C3 (ПЛИС), Арбитр (кучка логики и FET) и внешние модули: видеопроцессор и память.

Демонстрация

Наглядное переключение шин, при захвате DMA. Прошу прощения за помехи.

Пример использования в качестве усовершенствованного DMA с некоторыми графическими функциями.

Все картинки (спрайты) хранятся в модуле внешней памяти, куда их загружает микроконтроллер при старте.

Почему «черная пятница»?

Из-за сбоя в питании, естественно по моей вине, вся система целиком и полностью сгорела. Резкий запах пластмассы дал понять, что это был последний эксперимент. В связи с этим, я не могу продолжать цикл обучающих статей по ARM Cortex-M4, увы. Это также касается FPGA.

Рубрики: Контр. ARM

Теги: SAM4, автоматизация, Мечта

Примечания:

Вы можите оставить комментарий, или поставить трэкбек со своего сайта.

Есть 1 комментарий. к “Multi-master система или «черная пятница»”

admin:

25/01/2016 в 09:39

Оставлю это здесь. Исходный код ATSAM4C:

/*
 * BlinkApp.cpp
 *
 * Created: 27.05.2014 9:35:41
 *  Author: Кирилл
 */ 
 
#include "sam.h"
 
#include "sys/types.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "bmp.h"       //Набор тайлов
#include "ebi.h"
#include "matilda.h"
#include "memcpy.c"
#include <stdio.h>
#include <tgmath.h>
 
#define SCREEN_W 288
#define SCREEN_H 208
 
uint8_t *external_ram = (uint8_t*)EBI_CS2_ADDR;    //Внешняя память
uint8_t *video_ram = (uint8_t*)EBI_CS1_ADDR;       //Видео память (ГПУ)
uint8_t *dma_ = (uint8_t*)EBI_CS1_ADDR + 65536;    //Контроллер на FPGA
 
bool rw_test(uint8_t* c) {  //Тест чтения и записи
	uint8_t mass[2048];
 
	for (int i=0; i<sizeof(mass); ++i) mass[i] = rand()%256;
	memcpy(c, mass, sizeof(mass));
	for (int i=0; i<sizeof(mass); ++i) {
		if (mass[i]!=c[i]) return false;
	}
 
	return true;
}
 
typedef struct {
	float r;
	float angle;
	float delta;
	bool dir;
 
	unsigned char id;
} sprite;
 
sprite mass[64];
volatile int pre_init = 0;
 
 
int main(void)
{
    /* Initialize the SAM system */
    SystemInit();
 
	PMC->PMC_WPMR = 0x504D43;
	system_init_flash(177000000);
	PMC->CKGR_MOR = CKGR_MOR_MOSCXTEN;
	PMC->CKGR_PLLAR = CKGR_PLLAR_PLLACOUNT(0) | CKGR_PLLAR_PLLAEN(0);
	PMC->CKGR_PLLAR = CKGR_PLLAR_MULA(249) | CKGR_PLLAR_PLLAEN(1);
	PMC->CKGR_PLLBR = CKGR_PLLBR_PLLBCOUNT(0);
	PMC->CKGR_PLLBR = CKGR_PLLBR_MULB(8) | CKGR_PLLBR_DIVB(1) | CKGR_PLLBR_SRCB_PLLA_IN_PLLB;
	PMC->PMC_MCKR = PMC_PCK_CSS_PLLB_CLK | PMC_PCK_PRES_CLK_1;
	SystemCoreClockUpdate();
 
	PMC->PMC_PCK[2] = PMC_PCK_CSS_MCK | PMC_PCK_PRES_CLK_1; 
	PMC->PMC_SCER = PMC_SCER_PCK2; 
 
	PMC->PMC_PCER0 = PMC_PCER0_PID10 | PMC_PCER0_PID12 | PMC_PCER0_PID23 | PMC_PCER0_PID24 | PMC_PCER0_PID11;
 
	initPIO();
 
	SMC0->SMC_WPMR = 0x534D43;
 
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[1].SMC_CYCLE = SMC_CYCLE_NRD_CYCLE(4) | SMC_CYCLE_NWE_CYCLE(2);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[1].SMC_PULSE = SMC_PULSE_NCS_RD_PULSE(3) | SMC_PULSE_NCS_WR_PULSE(1) | SMC_PULSE_NRD_PULSE(3) | SMC_PULSE_NWE_PULSE(1);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[1].SMC_SETUP = SMC_SETUP_NCS_RD_SETUP(0) | SMC_SETUP_NCS_WR_SETUP(0) | SMC_SETUP_NRD_SETUP(0) | SMC_SETUP_NWE_SETUP(0);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[1].SMC_MODE = SMC_MODE_DBW_8_BIT | SMC_MODE_WRITE_MODE | SMC_MODE_READ_MODE | SMC_MODE_EXNW_MODE_FROZEN;
 
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[2].SMC_CYCLE = SMC_CYCLE_NRD_CYCLE(4) | SMC_CYCLE_NWE_CYCLE(2);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[2].SMC_PULSE = SMC_PULSE_NCS_RD_PULSE(3) | SMC_PULSE_NCS_WR_PULSE(1) | SMC_PULSE_NRD_PULSE(3) | SMC_PULSE_NWE_PULSE(1);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[2].SMC_SETUP = SMC_SETUP_NCS_RD_SETUP(0) | SMC_SETUP_NCS_WR_SETUP(0) | SMC_SETUP_NRD_SETUP(0) | SMC_SETUP_NWE_SETUP(0);
	SMC0->SMC_CS_NUMBER[2].SMC_MODE = SMC_MODE_DBW_8_BIT | SMC_MODE_WRITE_MODE | SMC_MODE_READ_MODE | SMC_MODE_EXNW_MODE_FROZEN;
 
	if (!rw_test(external_ram)) while(1); //Проходим тест чтения/записи
	memcpy_(external_ram, tiles, 32*320); //Загружаем набор тайлов во внешнюю память
 
	 for (int i = 0; i < 30; i++) {
		  mass[i].r = rand()%80;
 
		  int a = rand()%6284;
 
		  mass[i].angle = a/1000;
		  mass[i].delta = 0.0314 + (rand()%100 - 50)/850;
		  mass[i].dir = bool(rand()%2);
		  mass[i].id = rand()%10;
	 }
 
	PIOA->PIO_AIMER = PIO_AIMER_P15;      //Прерывание от ГПУ
	PIOA->PIO_ESR = PIO_ESR_P15;
	PIOA->PIO_REHLSR = PIO_REHLSR_P15;
	PIOA->PIO_IER = PIO_IER_P15;
 
	pre_init = 0;
	NVIC_EnableIRQ(PIOA_IRQn);
 
	while(true) {
		//Nothing
	}
}
 
float rx;
float ry;
 
void ro(sprite* g) {
	rx = cos(g->angle)*g->r - sin(g->angle)*g->r;
	ry = sin(g->angle)*g->r + cos(g->angle)*g->r;
 
	if (g->dir)
		g->angle+=g->delta;
	else
		g->angle-=g->delta;
 
	uint8_t packet[6]; uint16_t xx16, yy16; 
	//Готовим пакет данных для DMA (FPGA)
 
	packet[0] = 0x44; //Magic 'D' (DMA)
 
	xx16 = int(rx+130);
	yy16 = int(ry+92);
	//XY
	packet[1] = (xx16 >> 8) & 0xFF;
	packet[2] = xx16 & 0xFF;
	packet[3] = (yy16 >> 8) & 0xFF;
	packet[4] = yy16 & 0xFF;
	//Tile id
	packet[5] = g->id;
	//FixMe 0x44
	for (int i=1; i<6; ++i)
	  if (packet[i]==0x44) packet[i]+=1;
 
	memcpy_(dma_, packet, sizeof(packet));
}
 
void PIOA_Handler() {	
	if (PIOA->PIO_ISR & PIO_ISR_P15) { //Конец текущего кадра
		if (pre_init<2) {
			memcpy_(video_ram+59904, tiles+10240, 768);    //Загружаем палитру
		} else if (pre_init<3) {
			memset(video_ram, 0, 59904/2);	
		} else if (pre_init<4) {
			memset(video_ram+59904/2, 0, 59904/2);		   //Очищаем экран
		} else if (pre_init<5) {
			for (int i=0; i<10; ++i) ro(&mass[i]); //Отправляем запросы DMA
		//} else if (pre_init<300) {		
		} else if (pre_init>137) {
			for (int i=0; i<10; ++i) ro(&mass[i]); //Отправляем запросы DMA
		}
 
		pre_init++;	
 
	}
}

1 0

Ответить

Написать комментарий

Локализовано: шаблоны Wordpress

Мета

Рубрики

Теги

Архив