PRU處理器架構(gòu)介紹 （開(kāi)發(fā)，調(diào)試方法）

TI OMAPL13x, C674x, AM180x，OMAP-L137，C6747，AM170x等芯片上（本文統(tǒng)一以O(shè)MAP-L138代稱）有一個(gè)PRUSS（Programmable Real time Unit Subsystem），可獨(dú)立編程實(shí)現(xiàn)一些實(shí)時(shí)性要求高的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。本文介紹PRU處理器架構(gòu)，開(kāi)發(fā)，調(diào)試方法。

PRUSS簡(jiǎn)介

在系統(tǒng)架構(gòu)上，PRUSS是連接在OMAPL138內(nèi)部總線SCR上的一個(gè)模塊，與系統(tǒng)中其它主模塊如ARM，DSP一樣，可以訪問(wèn)芯片上的其它外設(shè)，工作在PLL0_SYSCLK2時(shí)鐘域，即ARM/DSP 頻率的一半。

圖1 PRUSS框圖

PRUSS包括兩個(gè)PRU，通過(guò)自己的SCR與子系統(tǒng)的中斷控制器、指令內(nèi)存、數(shù)據(jù)內(nèi)存、以及系統(tǒng)SCR相連。PRU不是一個(gè)加速器，它是32-bit Load/Store RISC架構(gòu)小端處理器，每個(gè)PRU有32個(gè)通用寄存器R0～R31，4K byte指令RAM，512 byte數(shù)據(jù)RAM，指令RAM是獨(dú)立的，互相之間不能訪問(wèn)，但數(shù)據(jù)RAM可以通過(guò)映射地址互相訪問(wèn)；專用的30個(gè)輸入引腳和32個(gè)輸出引腳（注：OMAPL137系列沒(méi)有PRU外部引腳）。PRU沒(méi)有Cache、指令流水線、及乘法指令。

1 PRU內(nèi)存映射

1.1 指令空間

每個(gè)PRU獨(dú)立的指令空間為0x00000000～0x00000FFF。指令空間由外部主處理ARM/DSP初始化，程序指針PC是32bit字地址，不是字節(jié)地址，如PC=2，代表指令地址0x08。

表1 PRU指令空間映射表

1.2 數(shù)據(jù)空間

每個(gè)PRU獨(dú)立的512byte數(shù)據(jù)RAM空間為0x0000~0x01FF，因?yàn)閿?shù)據(jù)RAM連接在PRU子系統(tǒng)的SCR上，所以子系統(tǒng)中的其它主模塊也可以訪問(wèn)到這塊空間，這段內(nèi)存空間在另一個(gè)PRU 上的映射地址為0x2000~0x21FF。

位于數(shù)據(jù)空間的還有共用的中斷控制器寄存器；PRU控制/狀態(tài)寄存器，有各自的地址空間。

表2 PRUSS本地?cái)?shù)據(jù)空間內(nèi)存映射表

1.3 全局地址空間映射

PRU局部地址空間在系統(tǒng)全局地址空間映射端口為0x01C30000，如表3所示，PRU可以通過(guò)表2的局部地址，也可以通過(guò)表3的全局地址訪問(wèn)PRUSS的數(shù)據(jù)空間，通過(guò)全局地址空間訪問(wèn)要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)SCR2，比通過(guò)局部地址空間訪問(wèn)要慢。PRUSS外部主模塊如ARM，DSP等可通過(guò)全局地址空間訪問(wèn)PRU資源。

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表3 PRUSS全局空間內(nèi)存映射表

2控制/狀態(tài)寄存器

PRU0的控制/狀態(tài)寄存器地址位于0x00007000～0x000077FF，PRU1的控制/狀態(tài)寄存器地址位于0x00007800～0x00007FFF，寄存器列表如表4所示，各寄存器的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參閱[1] 。

表4 PRU控制/狀態(tài)寄存器表

2.1 CONTROL控制寄存器

外部主模塊ARM/DSP通過(guò)控制寄存器可以控制PRU的運(yùn)行狀態(tài)。

表5 PRU控制寄存器說(shuō)明表

2.2 STATUS狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存即PRU 的程序指針寄存器，與程序的真正運(yùn)行狀態(tài)有一個(gè)周期的延時(shí)。

2.3 WAKEUP喚醒使能寄存器

在程序執(zhí)行SLP指令進(jìn)入睡眠狀態(tài)之前，使能WAKEUP寄存器相應(yīng)的位，當(dāng)輸入狀態(tài)寄存器R31相應(yīng)的位置1時(shí)，即WAKEUP&R31！=0時(shí)，喚醒PRU。

2.4 CYCLECNT周期計(jì)數(shù)器

當(dāng)CONTROL[ENABLE]=1和CONTROL[COUNTENABLE]=1時(shí)，CYCLECNT以PRU時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)。當(dāng)CONTROL[ENABLE]=0或CONTROL[COUNTENABLE]=0時(shí)，計(jì)數(shù)停止。當(dāng)重新使能時(shí)，恢復(fù)繼續(xù)計(jì)數(shù)。

2.5 STALLCNT取指停止計(jì)數(shù)器

當(dāng)CONTROL[ENABLE]=1和CONTROL[COUNTENABLE]=1，且由于某種原因PRU不能取指令時(shí)，STALLCNT開(kāi)始以PRU時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)。其值總是小于，或等于CYCLECNT的值。

2.6 常量表

PRU提供32個(gè)常量地址表C0～C31，INTCTER0-INTCTER31是常量表的調(diào)試接口，當(dāng)PRU停止時(shí)，外部主模塊讀取INTCTERn即得到常量表Cn的值。通過(guò)指令LBCO或SBCO從常量表指向的地址與寄存器之間以簇發(fā)方式傳遞數(shù)據(jù)。指令格式舉例如下：

LBCO ? R2, C2, 5, 8 //從C2+5 的地址讀取8 字節(jié)到R2, R3。

SBCO ? R2, C2, 5, 8 //將R2, R3 的數(shù)據(jù)寫(xiě)到C2+5 開(kāi)始的地址。

表6 PRU常量表

在性能上與指令LBBO和SBBO沒(méi)有區(qū)別，利用常量表可以節(jié)省通用寄存器的使用。

0～23號(hào)常量表提供的入口地址是固定的，24～31號(hào)常量表的域可通過(guò)寄存器編程設(shè)置：

C24[11:8]通過(guò)CONTABBLKIDX0[3:0]設(shè)置；??

C25[11:8]通過(guò)CONTABBLKIDX0[19:16]設(shè)置；

C28[23:8]通過(guò)CONTABPROPTR0[15:0]設(shè)置；

C29[23:8]通過(guò)CONTABPROPTR0[31:16]設(shè)置；

C30[23:8]通過(guò)CONTABPROPTR1[15:0]設(shè)置；

C31[23:8]通過(guò)CONTABPROPTR1[31:16]設(shè)置。