SG200X 8051核启用指南

常规
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8051核启用指南

介绍

SG200X处理器中包含一个8051核，8051 子系统位于由 RTC 独立供电的模块中。 该子系统配置有 8051、I2C/UART/SPI NOR/SD 控制器、定时器/WDT、中断管理和 Mailbox IP。系统软件可以使用 8051 管理唤醒条件并在睡眠模式下唤醒系统，并通过外设控制器与外部设备通信。

关于更多8051基础知识的补充可以查阅网址和数据手册 d8051_db.pdf。

编译

首先下载相关工具包8051工具包，并进行解压，工具包目录结构为
├── sdcc ├── tools ├── firmware.zip

执行：

cd sdcc/mars/project/base_project
make clean && make

编译成功后在 sdcc/mars/project/base_project/output 中可以找到编译好的固件 mars_mcu_fw.bin 。

加载固件方法

将固件及工具解压：firmware.zip。

一、在8051-SRAM中加载固件:

  1. 将8051_up、mars_mcu_fw.bin、blink.sh拷入/mnt/data，并赋予执行和读取权限。
  2. 执行8051_up自动更新固件并启动8051核。
  3. 执行blink.sh，该脚本会向8051核心发送信息，使蓝色LED闪烁（在执行该脚本前请确认 /mnt/system/blink.sh 已经被移除）。

注意：该方法运行时8051内核固件不能超过8KB，超过可能造成不运行。

二、在DDR内存中加载固件:

  1. 更改SDK中内存分配，修改 build/boards/[chip model]/[board config]/memmap.py 。

在MemoryMap中添加以下内容:

1aa86c329409f9147d23dcb0683148c
1aa86c329409f9147d23dcb0683148c784×189 19.6 KB

修改以下内容：
4e3cca69c5b64e66a0881496386211e

修改后的代码应如图所示：

image
image937×527 76.6 KB

  1. 重新编译固件并烧录到开发板。
  2. 将8051_up、mars_mcu_fw.bin、blink.sh、8051_boot_cfg.ini拷入/mnt/data，并赋予执行和读取权限。
  3. 执行8051_up自动更新固件并启动8051核。
  4. 执行blink.sh，该脚本会向8051核心发送信息，使蓝色LED闪烁（在执行该脚本前请确认 /mnt/system/blink.sh 已经被移除）。

更新8051_up工具

此工具用于将bin固件加载到内存并启动8051核，若您发现在firmware.zip中的8051_up不可用，这通常是源于编译器版本差异，您可以选择重新编译。 请确保先获取了官方SDK，并根据芯片及架构进行了初始化配置，以确保能够重新进行交叉编译。

cd tools/8051_up make

新的工具则会出现在目录下。

自定义DDR内存大小

如果想自定义8051存放固件的DDR内存大小，请修改：

CHIP8051_SIZE = 512 * SIZE_1K

其中，512为自定义大小，并修改8051_boot_cfg.ini中地址为自定义地址。

SG2002地址计算公式为 “2147483648+256*1048576-[自定义大小]*1024” 。

SG2000地址计算公式为 “2147483648+512*1048576-[自定义大小]*1024” 。

(注意地址填写时必须转换成16进制地址0xXXXXXXX。)

SDCC编译器

SDCC是一个目标CPU为8051的交叉编译器，用于编译8051核相关代码。

8051片上资源

外设资源

8051 IP自带外设
  1. 3个16bit Timer。
  2. 1个uart，复用PWR_UART_RX/PWR_UART_TX。
rtc domain外设

8051一般使用在低功耗场景，rtc domain 在 poweroff/suspend 时候不会掉电, 即为 no die domain ,所以8051大部分情况使用的外设都在 rtc domain 上。rtc domain 的外设表有如下：

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image1240×667 86.8 KB

AP片上外设

8051在AP不掉电的情况下可访问 0x0 ~ 0xFFFFFFFF ，理论上AP侧的外设都可以访问，但是对应外设的中断信号是否能传到8051，需要查看 aptortc 中断表。

中断控制器

硬件结构

8051的中断控制分为三部分：

  1. 8051片上中断。
  2. rtc上的外设中断信号。
  3. AP侧中断。

8051 IP定义的中断号和支持的中断类型，使用到的如下表所示：

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image1907×466 124 KB

rtc上的外设中断信号，可以通过 外部中断0 和 外部中断1 打包接入8051，可以理解为共用 int0_n ， int1_n 中断线。如下图所示,其中 irq_ap2rtc[1:0]处理AP上的中断事件。

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image1032×646 40.2 KB

AP侧的中断事件通过 0x3000250 ， 0x3000254 作或逻辑运算，打包AP侧的中断传输至 irq_ap2rtc[0] ， 通过 0x3000260 ， 0x3000264 打包ap侧中断事件传输到传输至 irq_ap2rtc[1]。

提示： 请查阅 《sg200x_interrupt.xlsx》查看支持的中断类型和对应ap中断中断编号。

中断配置流程
  1. 配置IP的中断事件并使能对应中断。
  2. 0x3000248 = 0x01使能 rtc2ap 总线转换。
  3. 查看对应中断号enable rtcsys_ap2rtc_irq0_sigen0/rtcsys_ap2rtc_irq0_sigen1或rtcsys_ap2rtc_irq1_sigen0/ rtcsys_ap2rtc_irq1_sigen1对应的bit。
  4. enable irq_ap2rtc[0] 或 enable irq_ap2rtc[1] 。
  5. enable int0_n 或 enable int1_n 。
  6. 中断响应进入外部中断处理函数后，查看 dw_ictl 或reg 0x502507c status，是否是由于 irq_ap2rtc[0] 或 irq_ap2rtc[1] 事件响应，如果是，再往下查看 rtcsys_ap2rtc_irq0_status0/crtcsys_ap2rtc_irq0_status1 或 rtcsys_ap2rtc_irq1_status0/rtcsys_ap2rtc_irq1_status1 查看是响应的AP中断事件的哪一个。

中断控制实例：

#if TEST_APTORTC_ICTL

static int __xdata aptortc_count = 0;
int test_aptortc_gpioa_isr(char irqn, int *priv)
{
    write_robot(0x0302004c, 0x8000);
    printf("gpio0 interrupt\n");
    aptortc_count++;
}

void test_aptortc_irq()
{
    printf("test aptortc irq\n");
    write_robot(0x03020004, 0x100c0020);    //设置gpioA gpio15为输出
    write_robot(0x03001908, 0x44);          //切换pinmux为上拉
    write_robot(0x03020030, 0xa000);        //使能中断
    write_robot(0x03020038, 0x8000);        //设置边缘触发

    ap2rtc_irq_init();
    ap2rtc_request_irq(17, test_aptortc_gpioa_isr, NULL);

    ap2rtc_irq_unmask(17);
    dw_ictl_unmask(IRQ_AP2RTC0_INTR);
    irq_enable();

    printf("REG_51_INT1_SRC_MASK: 0x%081x\n", read_robot(REG_51_INT1_SRC_MASK));
    EX0 = 1;
    EX1 = 1;
    EA = 1;
    while(aptortc_count == 0)
        printf("gpioA irq 0x3020040 = %x, aptortc_irq status = %x\n",read_robot(0x3020040),read_robot(0x3000258));

    printf("aptortc_count = %d\n",aptortc_count);
    irq_disable();
}
#endif

8051地址映射和启动方式

8051核地址空间分为以下三部分：

  1. Program memory:Internal rom(64K)+External rom(64K~4M by code banking)。
  2. Data memory:Internal ram(256byte)+External ram(64K~4G)。
  3. Special register(128byte)。
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提示：8051本身不自带externel rom、externel ram，这里表述的是总线可寻址能力，在系统中通过 0x5025020 和 0x5025024 或 sfr(0xfd，0xfc) 把 externel rom ， externel rom 映射到芯片上的存储器如AHB SRAM, TPU SRAM, DDR,SPINOR地址空间。

8051 IP负责地址映射的模块

  1. u_mcu_8051_iram。
  2. u_mcu_8051_sfr_wp(负责SFR到AHB总线的转换)。
  3. u_mcu_8051_xdata_wp(负责映射externel rom和externel ram)。
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SFR到AHB总线的转换主要用来读写寄存器，在代码中 robot_read , robot_write 就是通过此接口。

8051地址线位宽16bit，数据线位宽8bit， XDATA 接口把 externel rom 和 externel ram 映射到32bit的存储空间如AHB SRAM、TPU SRAM,DDR和SPINOR。

关于地址映射和启动方式的注意事项

  1. sg200x需要配置 0x5025020 中 reg_51_rom_addr_def = 1。
  2. 8051 irom默认只能映射到AHB SRAM,可修改 0x5025024 中 reg_51irom_ioffset[4:0] 配置首地址在AHB SRAM上的偏移量。首地址为 0x5200000 + reg_51irom_ioffset[4:0] * 2KB 。只有在 reg_51_mem_ea_n = 1（配置externel rom不存在）时，mcu才会从irom启动，超过irom地址则去externel rom取指。reg_51_mem_ea_n = 0时则从externel rom启动，不使用irom。
  3. externel rom首地址可以映射到AHB SRAM，TPU SRAM， DDR和SPINOR地址空间, 可配置 0x5025020 的 reg_51xdata_ioffset0[20:0] 确定映射地址，externel rom的首地址为在 reg_51xdata_ioffset0[20:0] * 2KB。
  4. Externel ram的首地址可以映射到AHB SRAM，TPU SRAM，DDR，可配置 reg_51xdata_doffset0[20:0] 或 SFR(0xfd, 0xfc) 。
  5. 如果配置 reg_51xdata_doffset0[20:0] 此时externel ram的首地址为 reg_51xdata_doffset0[20:0] * 2KB ，此时必须设置 sfr 0xfc = 0 ， 0xfd = 0 。 reg_51xdata_doffset0[20:0] 和 SFR 同时配置地址会是两者之和的叠加效果。
  6. reg_51xdata_doffset0[20:0] = 0，配置SFR{0xfd,0xfc},则externel ram的首地址为 SFR{0xfd,0xfc} * 64KB 。

提示: 由于大部分情况8051是应用在低功耗场景，所以启动方式绝大多是program memory和data memory都映射到AHB SRAM。

修改external rom和external ram的划分

修改SDCC代码目录 sdcc/mars/project/base_project 下 MakeFile :

# ------------------------------------------------------
# Memory Layout

# PRG Size = 4K Bytes
CODE_SIZE = --code-loc 0x0000 --code-size 0x1F00

# INT-MEM Size = 256 Bytes
#IRAM_SIZE = --idata-loc 0x0000  --iram-size 256

# EXT-MEM Size = 32K Bytes
XRAM_SIZE = --xram-loc 0x1900 --xram-size 0x400

# ------------------------------------------------------
# MCS51 Options

修改 CODE_SIZE , XRAM_SIZE 以变更external rom和external ram的大小。

提示：AHB SRAM寄存器大小8KB，在使用AHB SRAM作为external rom时注意内存分配不要大于8KB。

SFR 寄存器

SFR特殊功能寄存器也称专用寄存器，位于80H~FFH。SFR寄存器分为两类，一类是8051自带的SFR寄存器，另一类是扩展的SFR寄存器，完整的SFR寄存器可查阅 d8051_db.pdf 。

robot_write 和 robot_read 的实现

下图是实现 robot_write 和 robot_read 的相关SFR寄存器：

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robot_write :

  1. 设置 reg_51robot_size 、 reg_51robot_adr 、 reg_51robot_wd 、reg_51robot_we = 1` 。
  2. 写入过程中 reg_51robot_fire 被置1，轮询该寄存器直到 reg_51robot_fire == 0 。

robot_read :

  1. 设置 reg_51robot_size 、 reg_51robot_adr 、reg_51robot_we = 0 。
  2. 读取过程中 reg_51robot_fire 被置1，轮询该寄存器直到 reg_51robot_fire == 0 。
  3. 从 reg_51robot_rd 读取数据。