這次奉上與LPC5500“核心”相關(guān)的“硬核”技術(shù)——雙核，以饗讀者。誠然，MCU雙核已不是什么新鮮玩意兒。但是，LPC5500博采了LPC4300和LPC54110這兩個系列所長，使得雙核更簡單實用。

LPC5500雙核基本架構(gòu)

雙核并不高深，所謂雙核就是兩個CPU——中央處理單元，也就是一個MCU芯片內(nèi)置了兩個CPU。

和之前支持雙核的LPC系列一樣，針對于MCU嵌入式應(yīng)用，LPC5500依然采用簡單的非對稱架構(gòu)，即一個主CPU，一個從CPU，這類似于有些產(chǎn)品采用主MCU和從MCU的設(shè)計。只是支持雙核的MCU，是共享此MCU所有的存儲器和外設(shè)接口資源。

共享就帶來競爭的問題，處理不當(dāng)則影響性能。LPC5500有配套的系統(tǒng)架構(gòu)來使得此共享可轉(zhuǎn)化為并行的，從而盡量避免競爭，來保證性能不被影響。

應(yīng)對競爭架構(gòu)上的考慮，如下圖所示，主要有兩條：

內(nèi)部AHB總線是多層矩陣架構(gòu)；

分離出多塊獨立的SRAM。

圖中所示：紅色框是多層AHB矩陣總線；綠色框是多塊分立的存儲塊。主CPU和從CPU的代碼數(shù)據(jù)可存放在不同存儲塊中，它們和圖中左下角大量外設(shè)接口并行的掛在矩陣總線上。

這樣，藍(lán)色框中的雙核CPU0和CPU1，可以同時并行地對存儲塊和外設(shè)接口進(jìn)行訪問，即程序可以同時運行。如此，則雙核的威力能夠得以充分的發(fā)揮。

至此，我們初步認(rèn)識了LPC5500雙核，了解了其基本框架。但是，這好比我們只是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的看見了一個人，大概知道其身形，他具體容貌怎樣的呢？讓我們一起往下看

LPC5500雙核面貌特征

上面提到，LPC5500雙核分為主從，主CPU命名為CPU0，從CPU命名為CPU1。它們都是基于ARM Cortex-M33的。

它們的基本配置構(gòu)成如下：

1、CPU0 (r0p3版):

頻率最高可達(dá)100MHz

TrustZone、DSP、浮點單元和存儲保護(hù)單元(MPU)

內(nèi)置嵌套向量中斷控制器(NVIC)

串行線調(diào)試接口(SWD)

系統(tǒng)嘀嗒定時器(System tick timer)

內(nèi)置嵌套向量中斷控制器(NVIC)

串行線調(diào)試接口(SWD)

系統(tǒng)嘀嗒定時器(System tick timer)

2、CPU1 (r0p3版):

頻率最高可達(dá)100 MHz

內(nèi)置嵌套向量中斷控制器(NVIC)

串行線調(diào)試接口(SWD)

系統(tǒng)嘀嗒定時器(System tick timer)

顯然，作為從的CPU1比主CPU0少了TrustZone、浮點單元(FPU)等，這使得主CPU0天然地計算處理能力更強。

但是賦予主CPU0這些亮點，不是讓它做顏值擔(dān)當(dāng)，而是任務(wù)擔(dān)當(dāng)?shù)?。這讓我們自然想到雙核的典型應(yīng)用——相信這也是大家很關(guān)心的。

LPC5500雙核典型應(yīng)用

LPC5500的雙核典型應(yīng)用，即基本應(yīng)用思路，與之前LPC4300和LPC54110一樣。

主CPU用來做處理計算任務(wù)（比如算法），從CPU負(fù)責(zé)外設(shè)實時控制和數(shù)據(jù)傳輸。

這樣，能充分利用雙核達(dá)到更好性能。參見下圖：

哦，LPC5500雙核很“酷”的樣子，有點“喜歡”上它了，可是，相愛容易相處難?。?！

不要擔(dān)心，難，那是因為不懂得如何“相處”。

接下來，讓我們來聊聊如何和LPC5500雙核“相處”——雙核的實現(xiàn)，這主要涉及到以下內(nèi)容：雙核啟動；雙核通訊；雙核調(diào)試。

1雙核啟動

對于單核MCU，上電啟動過程簡單明了，如單身狗的生活簡單自由，該干啥干啥，不能指望也無需考慮他人。

兩人世界就需要協(xié)商著行動了，LPC5500采取了和最早LPC4300系列類似的雙核啟動機制，即出廠默認(rèn)并固定一個核為主，另一個為從，不能更改，“專制”卻簡單易用。

隨后的LPC54110系列則實行“民主”機制，兩個核可以輪流坐莊，即用戶可以在啟動過程中選擇其中之一為主核，這樣提供了靈活性，但略微復(fù)雜。

為了簡單起見，如今新的LPC5500雙核使用固定的主從模式。

LPC5500上電時，自然地按照主從，主核CPU0如單核一樣直接啟動，從核CPU1則hold住不動——這由硬件自動完成。

主核啟動后負(fù)責(zé)初始化運行環(huán)境，然后配置好從核的啟動地址（即從核代碼映像運行的起始地址），最后釋放從核CPU1——這些由軟件完成。這時，主從雙核就分別如同單核一樣同時運行它們各自的代碼了。

要讓雙核“和諧”運作，關(guān)鍵是要讓兩個核的代碼映像存儲和運行空間獨立互不干擾（參見前面關(guān)于多層總線矩陣和多塊存儲塊的介紹），這點具體實現(xiàn)方法是靈活的，比單核來得復(fù)雜些。這里就不具體展開，有需要的可找相關(guān)資料學(xué)習(xí)，比如，我們有篇應(yīng)用筆記通過測試雙核coremark分?jǐn)?shù)，提供了一種達(dá)到最好性能的實現(xiàn)方法。不關(guān)心這些細(xì)節(jié)也不用擔(dān)心，NXP已經(jīng)提供了相關(guān)SDK庫可直接借用。

2雙核通訊

當(dāng)兩個核都運行起來后，它們可以像兩個不同行業(yè)的人，各自做著自己的本職工作，默默為社會貢獻(xiàn)自己的力量，老死不相往來。但大多數(shù)應(yīng)用中，兩個核除了各司其職，還需要互相通訊，協(xié)同工作。

LPC5500提供了一套簡單的硬件通訊機制，叫內(nèi)部CPU郵箱通訊機制，可以適用于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)雙核的通訊應(yīng)用。

這套機制從LPC54110系列繼承而來，最早的LPC4300系列雙核通訊幾乎完全靠軟件來實現(xiàn)，占用資源，且給使用帶來不少難度。目前這套機制，簡單易用，但不死板，留給用戶一定靈活發(fā)揮空間。

它主要提供了兩種寄存器，一種是32位的CPU中斷寄存器，兩個CPU都能訪問它，32位中只要有一位不為零，就能產(chǎn)生中斷請求，且每一位可代表一個不同狀況，比如事件或者狀態(tài)，這完全可由用戶自己定義。

這樣CPU間就可相互實時通訊了，比如一個CPU完成某項任務(wù)，寫入一個非0值到此寄存器，發(fā)出中斷信號，另一CPU中斷后讀取此值，來決定后續(xù)工作。

通訊的一大需求就是同步，這就需要另一個叫做互斥寄存器的來完成，它只有第0位(bit0)可用，復(fù)位后默認(rèn)值為1。當(dāng)讀此寄存器時，讀出數(shù)值的同時這位自動被清0；當(dāng)寫它時，這位將再次被置為1。

此正是互斥量的特性，以用于實現(xiàn)CPU間對任何共享資源的握手同步。例如，當(dāng)一個CPU要訪問某共享資源時，先讀此寄存器，若讀到的是1，表示資源可用，同時1被自動清為0；若讀到0，則表示資源被占用；在CPU用完共享資源時，即寫此寄存器，使其置1，表示釋放了資源為可用。

這套郵箱機制簡單框架圖如下：

順便提下，我們在LPC5500 SDK包中還提供了一套開源多核軟件開發(fā)包，包括庫和大量例程。通過庫的API提供了支持用戶實現(xiàn)復(fù)雜的多核通訊機制。

這套多核SDK的庫代碼包含在LPC5500SDK包以下路徑：

middlewaremulticore

例程則在：

oardslpcxpresso55s69multicore_examples

3雙核調(diào)試

LPC5500的雙核都支持SWD調(diào)試模式，就調(diào)試的級別來說，它們是”平等”的。實際實現(xiàn)時，每個核一般有自己的工程，它們各自的調(diào)試和單核無異。

但在兩個核有關(guān)聯(lián)時（即前面提到的雙核啟動和雙核通訊過程），調(diào)試要有所注意，關(guān)鍵就是要真正理解了這兩個過程機制，依據(jù)這兩個機制的特點進(jìn)行調(diào)試，則基本沒什么問題。