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【Funpack2-2 】基于英飞凌AURIX TC275 Lite的三核轮休工程
本项目基于AURIX TC275 Lite开发板套件，使用AURIX Development Studio开发，实现了简单的三核轮休：CPU0检测按键按下，之后唤醒CPU1并翻转LED1，1秒后唤醒CPU2并翻转LED2，之后进入系统休眠
标签
嵌入式系统
C
TC275
AURIX
infineon
PMU
葉SiR
更新2022-10-09
北京大学
573

项目介绍

本项目基于AURIX TC275 Lite开发板套件，使用AURIX Development Studio开发，实现了简单的三核轮休：CPU0检测按键按下，之后唤醒CPU1并翻转LED1，1秒后唤醒CPU2并翻转LED2，之后进入系统休眠状态。

硬件介绍

AURIX TM TC275 lite套件配备了基于32位单芯片AURIX TM TriCore的微控制器Aurix TM TC275。它可以与一系列开发工具一起使用，包括AURIX Development Studio、英飞凌免费的基于Eclipse的IDE，或来自Hightec/PLS/Infineon的基于Eclipse的FreeEntryToolchain。

特性：

 - Arduino 连接器
 - Arduino ICSP 连接器
 - 稳压器 5V 至 3.3V
 - 可选 0 欧姆电阻器（1210英制中的R39_opt/R40_opt）
 - Arduino 连接器（数字）
 - 用于 AURIX™的20 MHz晶振和用于OCDS的12MHz晶振
 - 用于 WIFI/BLE 的 Mikrobus 连接器
 - 英飞凌 CAN 收发器 TLE9251VSJ 和 CAN 连接器
 - 针连接器 X2
 - 电源指示灯 (D5)
 - LED D1/D2用于ADBUS7/4和LED3用于ESR0信号（低电平有效）
 - Arduino 针连接器（电源和模拟输入）
 - 电位器 (10 kOhm) 和可焊接的0Ohm电阻器（0805 英制中的R33）
 - 微型 USB（推荐USB3.0）
 - 10 针 DAP 连接器
 - 复位按钮
 - 2 x Shield2GO 连接器，用于Infineon Maker Shields
 - EEPROM 1Kbit

开发板电路结构框图

👉 更多介绍：Funpack第二季第二期：KIT_AURIX_TC275_LITE

电源管理

该章节主要是参考芯片手册7.3.2节。

电源管理方案允许激活电源关闭模式，从而使系统以对应应用状态所需的最小电源运行。通过分别调用Idle、Sleep或Standby模式，可以逐步降低功耗。Idle模式是特定于每个CPU的，而Sleep和Standby模式会影响整个系统。

对于单个CPU，有两种工作状态：Run/Idle。运行状态下，CPU时钟启动且代码会不断运行，而idle下CPU时钟失能且代码不继续运行，外设时钟保持开启。

对于整个系统，有三种电源模式： Run/Sleep/Standby：

  • Run：至少有一个主CPU没有请求休眠模式或备用模式，并且处于运行模式。所有外设都已激活。
  • Sleep：CPU代码暂停执行，进入Idle状态。如果外设置位各自的CLCx.EDIS位，则进入休眠状态。端口保留其早期的程序状态。
  • Standby：构成备用RAM和唤醒单元的备用域仍然供应。芯片其他部分的电源完全关闭

本工程比较关心的是系统如何进入系统休眠(system sleep)及如何从休眠中唤醒CPU。

系统不同工作模式的切换

从system run进入system sleep有两种方式：

  1. CPUSEL = 111b且PMCSRy.REQSLP = 10b (y = all CPUs)；
  2. 通过CPUSEL，设置CPUy为主CPU，且其PMCSRy.REQSLPb = 10b；

从system sleep唤醒的方法在手册中写的很全面，但是本工程主要利用定时器(STM)中断唤醒不同的CPU。当然，手册里所说的基本都需要操作CPU的寄存器，看也看不懂，但可以参考英飞凌提供的示例SCU_Power_Down_Sleep。

代码结构及说明

三核主程序

CPU0负责GPIO初始化，包括板上两个LED与按键，并置LED初态为熄灭、初始化并启动STM0（后续会讲到），最后Cpu0_req_sleep()，以CPU0请求系统进入系统休眠状态。当其进入工作模式后，判断_flag2标志位，请求系统休眠。Cpu0_Main.c代码如下：

```c
#include <bsp_led_button.h>
#include <bsp_stm.h>
#include <scu_sleep.h>
#include "Ifx_Types.h"
#include "IfxCpu.h"
#include "IfxScuWdt.h"

IfxCpu_syncEvent g_cpuSyncEvent = 0;

int core0_main(void)
{
    IfxCpu_enableInterrupts();
    IfxScuWdt_disableCpuWatchdog(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());
    IfxScuWdt_disableSafetyWatchdog(IfxScuWdt_getSafetyWatchdogPassword());
    
    /* Wait for CPU sync event */
    IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);
    IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 1);
    
    init_GPIOs();
    initStm0();
    Cpu0_req_sleep();

    while(1)
    {
        if (_flag2 == TRUE) {
            _flag2 = FALSE;
            Cpu0_req_sleep();
        }
    }
    return (1);
}
```

CPU1先直接进入idle状态，并等待唤醒后判断标志位_flag1，负责翻转LED1并打开定时器STM1，最后再进入idle。Cpu1_Main.c代码如下：

```c
#include "Ifx_Types.h"
#include "IfxCpu.h"
#include "IfxScuWdt.h"
#include <scu_sleep.h>
#include <bsp_stm.h>
#include <bsp_led_button.h>

extern IfxCpu_syncEvent g_cpuSyncEvent;

int core1_main(void)
{
    IfxCpu_enableInterrupts();
    IfxScuWdt_disableCpuWatchdog(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());
    
    /* Wait for CPU sync event */
    IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);
    IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 1);

    IfxCpu_setCoreMode(&MODULE_CPU1, IfxCpu_CoreMode_idle);

    while(1)
    {
        if (_flag1 == TRUE)
        {
            _flag1 = FALSE;
            led_toggle(LED1);
            runStm1();
            IfxCpu_setCoreMode(&MODULE_CPU1, IfxCpu_CoreMode_idle);
        }
    }
    return (1);
}
```

CPU2首先初始化但不启动STM1（后续会讲到），而后进入idle等待唤醒。Cpu2_Main.c代码如下：

```c
#include "Ifx_Types.h"
#include "IfxCpu.h"
#include "IfxScuWdt.h"
#include <scu_sleep.h>
#include <bsp_led_button.h>
#include <bsp_stm.h>

extern IfxCpu_syncEvent g_cpuSyncEvent;

int core2_main(void)
{
    IfxCpu_enableInterrupts();
    IfxScuWdt_disableCpuWatchdog(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());
    
    /* Wait for CPU sync event */
    IfxCpu_emitEvent(&g_cpuSyncEvent);
    IfxCpu_waitEvent(&g_cpuSyncEvent, 1);

    initStm1();
    IfxCpu_setCoreMode(&MODULE_CPU2, IfxCpu_CoreMode_idle);

    while(1)
    {
    }
    return (1);
}
```

GPIO

所用到的GPIO仅两个LED与按键BUTTON，较为简单：

```c
#ifndef BSP_LED_BUTTON_H_
#define BSP_LED_BUTTON_H_

#include "IfxPort.h"
#include "Ifx_Types.h"

#define LED1         &MODULE_P00,5
#define LED2         &MODULE_P00,6
#define BUTTON       &MODULE_P00,7

void init_GPIOs(void);
void led_toggle(Ifx_P *port, uint8 pinIndex);

#endif /* BSP_LED_BUTTON_H_ */
//--------------------
#include <bsp_led_button.h>
#include "Bsp.h"
#include <scu_sleep.h>

/* This function initializes the port pin which drives the LED */
void init_GPIOs(void)
{
    IfxPort_setPinMode(LED1, IfxPort_Mode_outputPushPullGeneral);
    IfxPort_setPinMode(LED2, IfxPort_Mode_outputPushPullGeneral);
    IfxPort_setPinMode(BUTTON, IfxPort_Mode_inputPullUp);

    /* Switch OFF the LED (low-level active) */
    IfxPort_setPinState(LED1, IfxPort_State_high);
    IfxPort_setPinState(LED2, IfxPort_State_high);
}

/* This function toggles the port pin and wait 1000 milliseconds */
void led_toggle(Ifx_P *port, uint8 pinIndex)
{
    IfxPort_togglePin(port, pinIndex);
}
```

CPU0请求系统休眠

该部分主要参考英飞凌提供的示例。

```c
#include <scu_sleep.h>
#include "IfxCpu.h"
#include "IfxScuWdt.h"

#define BLOCK_SLEEP_MODE    0x1                 /* Block sleep mode for STM                                         */
#define PMSWCR1_CPUSEL      0x1                 /* Set the CPU0 as CPU master                                       */
#define PMSWCR2_CPUSEL      0x2                 /* Set the CPU1 as CPU master                                       */
#define PMSWCR3_CPUSEL      0x4                 /* Set the CPU2 as CPU master                                       */
#define PMCSR0_REQSLP       0x2                 /* Request sleep mode                                               */

void Cpu0_req_sleep(void)
{
    /* Clear safety EndInit protection */
    IfxScuWdt_clearSafetyEndinitInline(IfxScuWdt_getSafetyWatchdogPasswordInline());
    /* Clear EndInit protection */
    IfxScuWdt_clearCpuEndinit(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());

    STM0_CLC.B.EDIS = BLOCK_SLEEP_MODE;

    SCU_PMSWCR1.B.CPUSEL = PMSWCR1_CPUSEL;      /* Set the CPU0 as CPU master to trigger a power down mode      */
    SCU_PMCSR0.B.REQSLP = PMCSR0_REQSLP;        /* Request System Sleep Mode CPU0                               */

    /* Set safety EndInit protection */
    IfxScuWdt_setSafetyEndinitInline(IfxScuWdt_getSafetyWatchdogPasswordInline());
    /* Set EndInit protection */
    IfxScuWdt_setCpuEndinit(IfxScuWdt_getCpuWatchdogPassword());
}
```

两个系统定时器中断

参考系统定时器(GTM)相关示例，可以写出定时器中断极其中断服务函数。

STM0中断由CPU0申请，使用MODULE_STM0，频率20Hz，在其中断服务函数stmIsr0中，对按键进行扫描（即扫描按键频率为20Hz），判断其是否按下，若按下，则停止本计时器（为一个自动重载定时器），并唤醒CPU1，置标志位_flag1，从而使得CPU1继续运行其主程序中的代码。

```c
#ifndef BSP_STM_H_
#define BSP_STM_H_

void initStm0(void);
void initStm1(void);
void runStm0(void);
void runStm1(void);

extern uint16 _flag0;
extern uint16 _flag1;
extern uint16 _flag2;

#endif /* BSP_STM_H_ */
//--------------------
#include <bsp_led_button.h>
#include <bsp_stm.h>
#include "IfxStm_Timer.h"
#include <scu_sleep.h>

#define ISR_PRIORITY_STM    20                  /* STM Interrupt priority for interrupt ISR                         */

uint16 _flag0 = FALSE;
uint16 _flag1 = FALSE;
uint16 _flag2 = FALSE;

IfxStm_Timer g_stmTimer0;
IfxStm_Timer g_stmTimer1;
IFX_INTERRUPT(stmIsr0, 0, ISR_PRIORITY_STM);
IFX_INTERRUPT(stmIsr1, 2, ISR_PRIORITY_STM);

void initStm0(void)
{
    IfxStm_Timer_Config timerConfig;                                /* Timer configuration structure                */

    IfxStm_Timer_initConfig(&timerConfig, &MODULE_STM0);            /* Initialize it with default values            */

    timerConfig.base.frequency = 20;                                 /* Interrupt rate every STM_PERIOD seconds      */
    timerConfig.base.isrPriority = ISR_PRIORITY_STM;                /* Interrupt priority                           */
    timerConfig.base.isrProvider = IfxSrc_Tos_cpu0;                 /* CPU0 to trigger the interrupt                */
    timerConfig.comparator = IfxStm_Comparator_0;                   /* Comparator 0 register is used                */

    IfxStm_Timer_init(&g_stmTimer0, &timerConfig);                   /* Use timerConfig to initialize the STM        */
    IfxStm_Timer_run(&g_stmTimer0);
}

void initStm1(void)
{
    IfxStm_Timer_Config timerConfig;                                /* Timer configuration structure                */

    IfxStm_Timer_initConfig(&timerConfig, &MODULE_STM1);            /* Initialize it with default values            */

    timerConfig.base.frequency = 1;                                 /* Interrupt rate every STM_PERIOD seconds      */
    timerConfig.base.isrPriority = ISR_PRIORITY_STM;                /* Interrupt priority                           */
    timerConfig.base.isrProvider = IfxSrc_Tos_cpu2;                 /* CPU2 to trigger the interrupt                */
    timerConfig.comparator = IfxStm_Comparator_0;                   /* Comparator 0 register is used                */

    IfxStm_Timer_init(&g_stmTimer1, &timerConfig);                   /* Use timerConfig to initialize the STM        */
}

void runStm0(void)
{
    IfxStm_Timer_run(&g_stmTimer0);                                  /* Run the STM and set the compare Value        */
}

void runStm1(void)
{
    IfxStm_Timer_run(&g_stmTimer1);                                  /* Run the STM and set the compare Value        */
}

void stmIsr0(void)
{
    /* Enabling interrupts as ISR disables it */
    IfxCpu_enableInterrupts();

    /* Clear the timer event */
    IfxStm_Timer_acknowledgeTimerIrq(&g_stmTimer0);

    if (IfxPort_getPinState(BUTTON) == 0)
    {
        IfxStm_Timer_stop(&g_stmTimer0);
        IfxCpu_setCoreMode(&MODULE_CPU1, IfxCpu_CoreMode_run);
        _flag1 = TRUE;
    }
}

void stmIsr1(void)
{
    /* Enabling interrupts as ISR disables it */
    IfxCpu_enableInterrupts();

    /* Clear the timer event */
    IfxStm_Timer_acknowledgeTimerIrq(&g_stmTimer1);

    IfxStm_Timer_stop(&g_stmTimer1);

    led_toggle(LED2);
    runStm0();
    _flag2 = TRUE;
    IfxCpu_setCoreMode(&MODULE_CPU2, IfxCpu_CoreMode_idle);
}
```

STM1的中断由CPU2请求，当CPU1被唤醒，其开启STM1运行。STM1中断频率为1Hz（定时1秒），且当中断触发时关闭定时器（单次定时器），翻转LED2，重新开启STM0（重新开启按键扫描），最后置_flag2标志位（之后CPU0请求进入系统休眠），CPU2自己进入idle。

功能展示

参见工程演示视频。

👉 B站：基于AURIX TC275 Lite的三核轮休工程

项目总结

此次工程主要参考TC275芯片手册，略微了解了一下各CPU的工作模式，以及系统的几种工作模式的切换，实现了三核分工、三核轮休。与一般的单核MCU开发板不同，TC275是三核并行，其对于单个CPU的工作状态与整体系统的工作状态之间，切换条件更为复杂。

即使笔者参考了英飞凌提供的示例程序，但它也仅是CPU0请求系统休眠的功能，对于以CPU1/CPU2作为Master CPU请求系统休眠，笔者做了尝试但不保证正确，因此该部分代码没有提供，且该工程也仅有CPU0作为Master CPU请求系统休眠。关于系统休眠与否，笔者也没有很好的调试方法（调试时，貌似休眠CPU线程会被挂起，导致调试挂起）。

软硬件
团队介绍
北京大学 软微学院 电子信息专业就读
团队成员
葉SiR
二次元の开发者；👉 GitHub: https://github.com/KafCoppelia
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