汽车标定技术(十)–从CPU角度观察Overlay实现原理

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本文介绍: 我们从CPU视角分析了主流汽车芯片对于标定测量功能的支持程度，其实很容易发现一些端倪，有背景或者合作方的芯片厂在设计芯片时会充分考虑汽车ECU从开发到量产再到售后所有环节，并且都有不同的硬件适配，只是我们应用人员在使用时没有发现而已。

1.问题 引入

在分析瑞萨RH850-P1x 系列、NXP S32K3系列和英飞凌TC3xx 系列对标定测量功能的实现时，发现了一个很有意思的事情：仅TC3xx明目张胆地将overlay写了出来，

P1x仅支持ED片子的标定功能；

S32K3系列没有找到相关描述（MPC57xx倒是有相关 rem ap功能支持标定)；

TC3xx明确写了有Ov e rl a y功能支持标定测量功能。

这就很奇妙了，明白overlay的原理之后，其实从使用者来说芯片要实现这个功能应该不难，但为啥NXP和瑞萨就不做呢？要知道标定测量(页切换)这个业务在ECU研发阶段还是非常重要的。

出于好奇，我详细去看了这几家实现方式。

2.功能概述

2.1 P1X 标定功能

瑞萨的这个标定功能仅在ED片子上面提供，该功能将Cod e Flas h的部分内容(标定量等)搬到Emula t i on RAM，并启用该ERAM。PE去访问Fla sh实际上访问的是ERAM，这样就可以动态修改标定数据。

具体原理如下：

那就是说，如果我用PD的芯片，还是得走最原始XCP开发方法，即一块Fla s h 区域对应一块RAM区域，使用链接文件修改标定量存储和加载地址，从而达到标定目的；使用RAM块替换的方式来实现页切换功能。

2.2 MPC57x x标定功能

MPC57x x这款芯片以前聊过，具体可见汽车标定技术(八)–MPC57xx是如何支持标定的页切换-CSDN博客

值得注意的是，它也是在Fla sh/Sram controller这一层级进行的切换，并且没有使用Ov e rl ay这个字眼，采用Re map这种说法。

2.3 TC3xx标定功能

那么到了英飞凌TC3xx这块片子里呢，它很自豪地说了Ov e rlay可以在程序运行时修改应用程序的存储在Flash中的测试数据和标定数据，

并且相比其他家的芯片，它可以重映射的区域有很多，例如Local RAM、Emulat i on Memo ry、CPU里的DPSRPSPR等等。具体如下：

3.问题 分析

问题就来了，为什么英飞凌可以做到这么多源地址和目标地址的overlay，其他家就有点困难呢？

我们先从标定测量的本质说起。

实际上，我理解的汽车控制器中标定测量功能本质上是对内部 memory地址空间的访问，例如标定就是修改目标标定量在RAM里的数据、测量就是获取目标观测量在RAM的数据。

而谁来执行访问的动作？当然是CPU了。

所以我从CPU角度出发，来看看各家有什么不同。

3.1 英飞凌CPU子系统猜想

首先来看明确提供Ov e rlay机制的英飞凌TC3xx，它的内核是TC1.6.2P Tr iCo re，在芯片手册 CPU子系统章节5.3.9小节，我发现了Ov e rlay机制的相关描述。就是说英飞凌上来就抓住了核心问题–从CPU的视角来处理对地址的访问。

值得一提的是，英飞凌不管是cache able的地址还是non–cache able的地址，均可以实现 overlay功能，那么我可以大胆猜测一下，在Tr iCore这个核里面对于Flash访问的接口应该是一个双向接口，并且overlay 模块是在发起访问的汇聚点，简易示例如下：

3.2 ARM内核CPU子系统 分析

瑞萨由于是自研的RISC内核，并且没有CPU的overlay机制，这里就暂时不分析了，后面找到详细资料再说。

要分析的目前市面上卷的很厉害的国产芯片，是如何来实现overlay机制的。

要知道，目前有NXP背景的那几家芯片，基本都还是基于Cortex-M，稍微高端一点的是Cortex-R52；那么ARM内核的芯片可以做到像英飞凌这么丝滑的overlay机制吗？

我们还是从CPU结构分析，以M33为例，其处理器模型如下：

可以看到，内核包含两个AHB接口与NIC总线连接，其中：

C-AHB：Code AHB

S-AHB：Syste m AHB

在C-AHB下面做overlay模块，是否就可以达到目的呢？

那么继续来看最近很火的R52，其处理器模型如下：

可以看到，R52对Flash的访问有单独的Flash interface直连，对于RAM的访问需要通过AXIM接口。其中Flash interface为一个只读接口，那就意味着 store 指令就不能从这个口子发出来了，overlay机制只能通过AXIM这条线出来，因此对于R52来说，仅有一个地址(即AXIM对应的Flash地址)能够支持overlay。