IPC-核间通讯_ipc通信-程序员宅基地

技术标签： 网络  # 多核异构  

1. IPC通讯是AUTOSAR体系结构中的核心组成部分，它使得不同的软件组件可以相互通信、协同工作，从而实现整车系统的功能。IPC可以理解为核间通讯，就是一个芯片有多个核，现在想让多核之间通信，达到下面几个目的：

  1. 数据共享：不同的软件组件之间可以通过IPC通讯共享数据，实现数据的共享和交换。
  2. 事件通知：软件组件之间可以通过IPC通讯发送事件和信号，从而实现对系统的控制和调度。
  3. 状态同步：IPC通讯还可以用于实现不同软件组件之间的状态同步，确保整个系统的状态一致性。
  4. 系统扩展：通过IPC通讯，可以方便地向系统中添加新的软件组件，从而实现系统的扩展和灵活性。

在多核处理器系统中，不同的处理器核之间可以通过共享内存、消息传递等方式进行IPC核间通讯。共享内存是指多个处理器核共享同一块物理内存，通过在内存中设置标志位或锁等机制来控制对共享数据的访问。消息传递是指不同处理器核之间通过发送和接收消息来进行通信，其中消息可以是数据、信号等。

IPC核间通讯的实现需要考虑处理器核之间的同步、互斥等问题，以确保数据的正确性和一致性。同时，也需要注意处理器核之间的通信延迟、带宽等问题，以提高通信效率和系统性能。

2. IPC通讯有两种实现方式：Shared Memory 和 Mailbox

在需要频繁传输大量数据的情况下，可以使用共享内存；而在需要低延迟的通知场景下，可以使用Mailbox。同时，这两种机制也可以结合使用，例如使用Mailbox通知对方有数据需要接收，接收方再从共享内存中读取数据。

Mailbox hardware：

TDA4是一款集成了多个处理器核心的芯片，不同的处理器核心之间需要进行IPC通信。在TDA4中，使用了一种基于Mailbox和中断的机制来实现IPC通信，这种机制被称为“queued (FIFO) mailbox-interrupt mechanism”。

这种机制使用了一个队列（FIFO）和一个中断机制，用于在不同的处理器核心之间传递消息。当一个处理器核心需要向另一个处理器核心发送消息时，它将消息写入一个指定的Mailbox中。如果该Mailbox是空的，则会触发一个中断，通知另一个处理器核心有消息需要处理。中断处理程序可以立即读取Mailbox中的消息，并通知对应的处理器核心可以继续向Mailbox写入数据使用队列（FIFO）来存储消息可以保证消息的有序性。而使用中断机制可以避免处理器核心之间的忙等待，提高系统的响应速度和实时性。

如下图：描述了 ISR 在接收邮箱非空中断时的行为

Shared Memory：

TDA4的IPC模块支持多个EndPoint，每个EndPoint都包含一个发送队列和一个接收队列，用于存储待发送和待接收的数据。同时，每个EndPoint还包含一个状态机，用于控制数据的发送和接收。当一个EndPoint向另一个EndPoint发送数据时，数据会被写入发送队列中，然后状态机会按照预定的方式将数据从发送队列中取出，并通过共享内存传输到接收EndPoint的接收队列中。接收EndPoint的状态机会检查接收队列中是否有新的数据，如果有，则将数据从接收队列中取出并进行处理。

如下图：就是使用Mailbox通知对方有数据需要接收，接收方再从Shared Memory中读取数据。

3. 简单举例： 

发送的过程：关于mailbox的如下图所示；

1. 创建一个3ms的task，task执行下面的任务

2. 在中uComTp_TxProcess中实现下面的功能。

自问自答：为什么什么AURIX可以用RTE核间通讯，而TDA4要用IPC

AURIX是一种基于TriCore处理器的芯片平台，它采用了AUTOSAR架构，并使用RTE作为运行时环境来管理软件组件之间的通信和交互。由于AURIX芯片内部的TriCore处理器都是由同一颗芯片产生的,，而无需使用复杂的IPC机制。

  • 处理器内核共享总线和共享内存：TC397芯片内部的处理器内核共享总线和共享内存，因此它们之间的通信速度非常快。当一个处理器需要访问另一个处理器的数据时，可以通过总线直接进行数据交换，从而避免了通信延迟和通信开销。此外，处理器之间还可以通过共享内存的方式进行数据交换，这也可以加速通信速度。

 除此之外，使用X-Signals实现TC397的核间通讯的步骤如下：Rte会替你生成一系列的保护措施，比如SpinLock；缺点：为了解决数据一致性所带来的额外开销都是比较大

  1. 定义信号：首先需要定义信号，即用于处理器之间通信的数据类型。可以使用AUTOSAR标准中定义的数据类型，也可以自定义数据类型。
  2. 创建Sender和Receiver：然后需要创建Sender和Receiver，即用于发送和接收信号的软件组件。在TC397芯片上，可以在不同的TriCore处理器上创建Sender和Receiver，实现不同处理器之间的通信。
  3. 发送信号：Sender可以通过X-Signals提供的接口发送信号。可以指定接收方的ID，也可以广播信号。发送信号时需要填入信号的数据。
  4. 接收信号：Receiver可以通过X-Signals提供的接口接收信号。可以指定发送方的ID，也可以接收所有信号。接收信号时可以获取信号的数据。
  5. 处理信号：在接收到信号后，可以对信号进行处理。可以根据信号的数据类型进行不同的处理，也可以将信号转发给其他的软件组件。

TDA4是一种基于Arm Cortex-A处理器的芯片平台，它同样可以采用AUTOSAR架构来实现多核通信，但由于Arm Cortex-A处理器通常是由不同的芯片产生的，因此它们之间的通信速度相对较慢，通常需要使用IPC（Inter-Process Communication）机制来实现组件之间的通信。IPC机制可以通过共享内存、消息队列、管道等方式来实现不同进程之间的通信和同步。
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