TI：PRU处理器开发详解

摘要

TI OMAPL13x, C674x, AM180x，OMAP-L137，C6747，AM170x等芯片上（本文统一以OMAP-L138代称）有一个PRUSS（Programmable Real time Unit Subsystem），可独立编程实现一些实时性要求高的个性化需求，实现产品的差异化。本文介绍PRU处理器架构，开发，调试方法。

PRUSS简介

在系统架构上，PRUSS是连接在OMAPL138内部总线SCR上的一个模块，与系统中其它主模块如ARM，DSP一样，可以访问芯片上的其它外设，工作在PLL0_SYSCLK2时钟域，即ARM/DSP 频率的一半。

图1 PRUSS框图

PRUSS包括两个PRU，通过自己的SCR与子系统的中断控制器、指令内存、数据内存、以及系统SCR相连。PRU不是一个加速器，它是32-bit Load/Store RISC架构小端处理器，每个PRU有32个通用寄存器R0～R31，4K byte指令RAM，512 byte数据RAM，指令RAM是独立的，互相之间不能访问，但数据RAM可以通过映射地址互相访问；专用的30个输入引脚和32个输出引脚（注：OMAPL137系列没有PRU外部引脚）。PRU没有Cache、指令流水线、及乘法指令。

1 PRU内存映射

1.1 指令空间

每个PRU独立的指令空间为0x00000000～0x00000FFF。指令空间由外部主处理ARM/DSP初始化，程序指针PC是32bit字地址，不是字节地址，如PC=2，代表指令地址0x08。

表1 PRU指令空间映射表

1.2 数据空间

每个PRU独立的512byte数据RAM空间为0x0000~0x01FF，因为数据RAM连接在PRU子系统的SCR上，所以子系统中的其它主模块也可以访问到这块空间，这段内存空间在另一个PRU 上的映射地址为0x2000~0x21FF。

位于数据空间的还有共用的中断控制器寄存器；PRU控制/状态寄存器，有各自的地址空间。

表2 PRUSS本地数据空间内存映射表

1.3 全局地址空间映射

PRU局部地址空间在系统全局地址空间映射端口为0x01C30000，如表3所示，PRU可以通过表2的局部地址，也可以通过表3的全局地址访问PRUSS的数据空间，通过全局地址空间访问要经过系统SCR2，比通过局部地址空间访问要慢。PRUSS外部主模块如ARM，DSP等可通过全局地址空间访问PRU资源。

表3 PRUSS全局空间内存映射表

2控制/状态寄存器

PRU0的控制/状态寄存器地址位于0x00007000～0x000077FF，PRU1的控制/状态寄存器地址位于0x00007800～0x00007FFF，寄存器列表如表4所示，各寄存器的详细说明请参阅[1] 。

表4 PRU控制/状态寄存器表

2.1 CONTROL控制寄存器

外部主模块ARM/DSP通过控制寄存器可以控制PRU的运行状态。

表5 PRU控制寄存器说明表

2.2 STATUS状态寄存器

状态寄存即PRU 的程序指针寄存器，与程序的真正运行状态有一个周期的延时。

2.3 WAKEUP唤醒使能寄存器

在程序执行SLP指令进入睡眠状态之前，使能WAKEUP寄存器相应的位，当输入状态寄存器R31相应的位置1时，即WAKEUP&R31！=0时，唤醒PRU。

2.4 CYCLECNT周期计数器

当CONTROL[ENABLE]=1和CONTROL[COUNTENABLE]=1时，CYCLECNT以PRU时钟周期计数。当CONTROL[ENABLE]=0或CONTROL[COUNTENABLE]=0时，计数停止。当重新使能时，恢复继续计数。

2.5 STALLCNT取指停止计数器

当CONTROL[ENABLE]=1和CONTROL[COUNTENABLE]=1，且由于某种原因PRU不能取指令时，STALLCNT开始以PRU时钟周期计数。其值总是小于，或等于CYCLECNT的值。

2.6 常量表

PRU提供32个常量地址表C0～C31，INTCTER0-INTCTER31是常量表的调试接口，当PRU停止时，外部主模块读取INTCTERn即得到常量表Cn的值。通过指令LBCO或SBCO从常量表指向的地址与寄存器之间以簇发方式传递数据。指令格式举例如下：

LBCO R2, C2, 5, 8 //从C2+5 的地址读取8 字节到R2, R3。

SBCO R2, C2, 5, 8 //将R2, R3 的数据写到C2+5 开始的地址。

表6 PRU常量表

在性能上与指令LBBO和SBBO没有区别，利用常量表可以节省通用寄存器的使用。
0～23号常量表提供的入口地址是固定的，24～31号常量表的域可通过寄存器编程设置：

C24[11:8]通过CONTABBLKIDX0[3:0]设置； C25[11:8]通过CONTABBLKIDX0[19:16]设置； C28[23:8]通过CONTABPROPTR0[15:0]设置； C29[23:8]通过CONTABPROPTR0[31:16]设置； C30[23:8]通过CONTABPROPTR1[15:0]设置； C31[23:8]通过CONTABPROPTR1[31:16]设置。

2.7 INTGPR0～31调试通用寄存器

INTGPR0～31与通用寄存器R0～R31对应，为外部主模块提供一个调试窗口。当PRU停止时，ARM/DSP读/写INTGPR0～31直接读/写寄存器R0～R31。

3 PRU模块接口

3.1 PRU事件/状态寄存器R31

R31是一个特殊的寄存器，读与写操作时的功能是不一样的。