瑞萨机器人处理器RZT2H CR52双核BOOT流程和例程代码分析

【导语】本文深入探讨了瑞萨电子的RZ/T2H多核处理器的启动流程。RZ/T2H集成了高性能的Arm Cortex-A55和Cortex-R52内核，专为工业设备如机器人等设计。文章以CR52双核为例，详细阐述了从BOOTROM启动到主核加载并启动其他内核的整个过程，包括关键参数设置、Loader程序的作用及多核间的协同启动机制。通过本文，读者将深入了解RZ/T2H多核系统的启动细节及其技术优势。

RZT2H是多核处理器，启动时，需要一个“主核”先启动，然后主核根据规则，加载和启动其他内核。本文以T2H内部的CR52双核为例，说明T2H多核启动流程。

LSI reset release时，其内置的BOOTROM总是从CR52_0开始执行，即我们可以把CR52_0定义为主核。如果系统配置为程序从External XSPI_FLASH 启动，BOOTROM首先根据存放在external Flash起始位置的Parameter中的定义，从Flash中加载Loader程序。

Parameters for the Loader：

存放在External Memory区域的起始位置，存放着与程序加载相关的关键信息，如例如在各个启动模式下，启动期间的CPU缓存设置，用于与外部存储器通信的引导外设（xSPI或SDHI）的配置以及加载程序的size等等。

Parameters for Loader的(de)结(jié)构(gòu)如(rú)下(xià)：

除(chú)了(le)上(shàng)述(shù)信(xìn)息(xi)，其(qí)中(zhōng)DSET_ADDR_NML是(shì)跟(gēn)多(duō)核(hé)启(qǐ)动(dòng)相(xiāng)关的(de)关键参数；该参数决定Loader Program的加载地址，而BOOTROM根据这个地址决定接下来在哪个核上，从哪个地址开始执行LOADER程序。

这里补充一下T2H程序结构和基本加载启动流程：

T2H平台(tái)，烧(shāo)录(lù)到(dào)External Flash上(shàng)的(de)内(nèi)容(róng)逻(luó)辑(ji)上(shàng)分(fēn)成(chéng)3部(bù)分(fēn)：

上(shàng)述(shù)的(de)Parameter for Loader;

Loader program;

Application program;

启(qǐ)动(dòng)时(shí)，BOOTROM根(gēn)据(jù)Parameter for Loader从(cóng)Flash加(jiā)载(zài)Loader program到(dào)指(zhǐ)定(dìng)位(wèi)置(zhì)开(kāi)始(shǐ)执(zhí)行(xíng)，然(rán)后(hòu)Loader program再(zài)加(jiā)载(zài)Application program并(bìng)跳(tiào)转(zhuǎn)执(zhí)行(xíng)。

在(zài)T2H多(duō)核(hé)架(jià)构(gòu)下(xià)（4xCA55+2xCR52）Loader parameter中(zhōng)的(de)：DEST_ADDR_NML有(yǒu)2个(gè)可(kě)能(néng)的(de)地(de)址(zhǐ)范(fàn)围(wéi)，即(jí)BTCM7或(huò)者(zhě)7System SRAM：

如(rú)果(guǒ)BOOTROM判(pàn)断(duàn)到(dào)加(jiā)载(zài)地(de)址(zhǐ)是(shì)在BTCM中，那CR52_0继续执行（second boot CPU仍然是CR52_0），从加载地址开始执行LOADER PROGRAM，并完成整个启动流程。

如果BOOTROM判断到加载地址是SYSTEM，系统会认为second boot CPU是CA55_0，BOOTROM 就会Reset release CA55_0，并把CR52_0转换到WFI状态，然后让CA55_0执行Loader program。

以上介绍了在T2H多核系统中的主核First boot CPU和Second boot CPU的启动过程，但是其他的Core此时都还是在Reset 状态，等待 Second boot CPU为其加载程序和释放。

接下来以52双核为例，说明CR52_0如何完成自身程序加载和加载并启动CR52_1的过程；

在这个示例中，CR52_0用作Second boot CPU，以下步(bù)骤(zhòu)是(shì)CR52_0的(de)Loader Program需要完成的工作：

根据FSP时钟树，配置LSI的各个Clock；

初始化Loader Program的Data段和BSS段；

配置ADDRESS_EXPANDER_INIT：

Address EXPANDER的作用是：通过映射的方法，使能32 bit Master访问4G area之外的地址空间，详见UM 13.4.5；

TrustedZone 400初始化；

COPY应用程序的PRG段/DATA段/BSS段，到相应的运行RAM空间。如果需要启动其他内核，则把其他内核的PRG/DATA，也COPY到对应RAM区域，然后Release目标内核；

核间通信用到的信号量初始化；

Master MPU初始化；

GIC初始化和系统定义的中断的初始化配置；

TFU初始化；

Main（）跳转应用；

其中步骤5中启动目标CPU（CR52_1）

的步骤如下图：

上述步骤中需要特别强调的地方：

启动过(guò)程(chéng)，需要从CR52_0访问CR52_1的ATCM空间(jiān)。根(gēn)据(jù)T2H的(de)架(jià)构(gòu)，这(zhè)个(gè)访(fǎng)问(wèn)只(zhǐ)能(néng)通(tōng)过(guò)AXI总(zǒng)线(xiàn)，且(qiě)必(bì)须(xū)把(bǎ)CR52_1的(de)ATCM region通(tōng)过(guò)MPU配(pèi)置(zhì)为(wèi)Device属(shǔ)性(xìng)，并(bìng)且(qiě)只(zhǐ)能(néng)使(shǐ)用(yòng)LD和(hé)ST指(zhǐ)令(lìng)；

对(duì)应(yīng)到(dào)代(dài)码(mǎ)中(zhōng)，上(shàng)面(miàn)的(de)7个(gè)步(bù)骤(zhòu)在(zài)函(hán)数(shù)SystemInit（）文件(jiàn)startup.c中(zhōng)都(dōu)能(néng)找(zhǎo)到(dào)对(duì)应(yīng)的(de)实(shí)现(xiàn)；

重(zhòng)点(diǎn)说(shuō)明(míng)函(hán)数(shù)bsp_cpu_reset_release（）该(gāi)函(hán)数(shù)实(shí)现(xiàn)上(shàng)述(shù)步(bù)骤(zhòu)的(de)2，3，4，6，7；

重(zhòng)点(diǎn)分(fēn)析(xī)步(bù)骤(zhòu)6：

代(dài)码(mǎ)段(duàn)如(rú)下(xià)：

这(zhè)段(duàn)代(dài)码(mǎ)完(wán)成(chéng)的(de)动(dòng)作(zuò)：

把(bǎ)1st分(fēn)支(zhī)指(zhǐ)令(lìng)[inst]经(jīng)AXIS接(jiē)口复制到CR52_1 ATCM的(de)起(qǐ)始地址（dst_cpu1:0x2100_000）;

复制跳转指令要用到的目标地址（addr）;

操作到的存储地址如图示：

最后步骤7：

CR52_1跳转到入(rù)口(kǒu)函(hán)数(shù)system_init，开(kāi)始(shǐ)执(zhí)行(xíng)：

以(yǐ)上(shàng)，以(yǐ)双(shuāng)CR52 Core为(wèi)例(lì)，说明了T2H多核系统的BOOT流程。

延伸阅读：

日本瑞萨电子此前量产面向工业设备的 MPU（微处理器单元）RZ / T2H，预计用于机器人等，号称 CPU 软件处理性能比以前提高了 20～30%。一个芯片可以同时控制最多 9 轴的电机。

RZ / T2H 的 CPU 采用四个 Arm Cortex-A55 内核，最高主频为 1.2GHz，支持 LPDDR4-3200 32bit 内存；实时 CPU 包括两个 Cortex-R52，最高主频 1GHz。