C2000 CLA的使用与常见CLA内存问题的解决方案

2021-01-11 10:22:45 互联网

作者：Chen Yang, Benjamin Zhou, Strong Zhang

CLA(Control Law Accelerator)控制率加速器是一个独立可编程的32位浮点数字处理单元，为快速触发响应及数学运算而设计。CLA独立于C28x CPU工作，时钟频率与CPU相同，可执行算法以及周期性的计算工作。通过增加平行的处理单元CLA，拓展了C28x CPU的性能。当前C2000系列产品共有3种类型的CLA，不同的C2000型号对应不同的CLA类型，各类型的差别及对应的C2000器件型号详情如图1所示。Type 2型的CLA可直接读取ADC 结果寄存器，极大减小ADC采样至输出的延时，提高系统的响应并允许系统以更高的频率运行；并且可直接操作所有的Epwm，HRPWM，eCAP，eQEP，CMPSS，DACSDFM，PGA，SPI，LIN，FSI，PMBUS，CLB和GPIO数据寄存器；CLA可独立地响应外设中断。利用CLA执行一些周期性任务可以解放CPU，使其工作于其他系统任务。

图1 CLA类型及对应C2000器件

CLA的使用包括初始化设置和任务定义。初始化由CPU完成，包括程序内存和数据内存分配，任务的触发配置；Type 2型CLA提供 8个独立的任务（也可配置为7个独立的任务和1个底层持续运行的任务），这些任务类似中断服务函数，由中断触发并运行至任务结束，并且可配置在任务完成时产生中断， CLA 框图如图2所示。

图2 CLA框图

CLA可访问RAMLS0-LS7 区块的内存，并且每个块可以配置为CPU专用或CPU与CLA之间共享数据。这些内存块复位时默认分配给CPU，需要由CPU初始化后才可用于与CLA共享数据。如果这些内存块被配置为数据共享的，则可进一步配置为程序内存或数据内存，程序内存用于存放CLA的程序代码，数据内存用于存放供CLA程序使用的变量和系数，并且有专用的消息内存MSG RAMs用于在CPU和CLA之间传递数据， CLA的Memory及寄存器操作方式描述如图3所示。

图3 CLA Memory及寄存器操作

CLA的初始化是在软件初始化期间由CPU执行，主要包括6个步骤：

从Flash中复制CLA 任务代码至CLA 程序内存中
分配CLA数据内存
配置CLA寄存器：包括使能CLA时钟；分配CLA任务函数地址；选择任务触发源；根据需要使能软件触发任务；映射CLA程序内存和数据内存到CLA空间
在PIE中配置CLA任务完成中断的服务函数
在MIER寄存器中使能CLA任务触发
初始化触发源外设，使其能触发CLA任务

在CLA开发过程中，工程师往往专注于代码层面对CLA初始化，CLA_task的配置以及算法设计，忽略了更为底层的问题——CMD文件中CLA内存分配问题。不合理的内存分配可能会导致编译报错及内存溢出。
本博文将举例使用TI的TMS320F280049进行CLA开发时，由于内存分配错误导致的具体报错。
本例中在完成了CLA初始化，CLA_task的中断函数配置后，点击编译CCS报43个“#17003-D” warnings，如图4：

图4 #17003-D Warning

Description Resource Path Location Type：
#17003-D relocation to symbol "CLAscratch_end" overflowed; the 6-bit relocated address 0xee is too large to encode in the 16-bit unsigned field (type = ’R_ABS16_OC ’(107), file = "../xxxxxxx", offset = 0x00000312, section = "Cla1Prog")

警告显示CLAscratch_end内存溢出，问题定位至CMD文件，检查CMD中与scratch相关的内存分配，如图5。

图5 CMD文件scratchpad描述

发现仅有.scrathpad分配至RAMLS1，并未找到CLAscratch_end以及对CLA_SCRATCHPAD_SIZE的定义。
于是，打开.map文件判断是否分配了__cla_scratchpad_end/start，在.map文件中搜索scratchpad，如图6所示。

图6 .map文件中cla_scratchpad_end描述

如图6，在.map中仅仅找到__cla_scratchpad_end，可以判断工程使用了scratchpad，但是并没有__cla_scratchpad_start的内存分配。
至此找到了问题原因，解决方案就是需要在CMD文件中对scratchpad进行相关配置，如图7所示。

参考配置如下：

①在CMD文件的头部添加以下代码，如图所示
CLA_SCRATCHPAD_SIZE = 0x100;
--undef_sym=__cla_scratchpad_end
--undef_sym=__cla_scratchpad_start

图7 scratchpad配置

②在CMD文件的SECTIONS{}代码部分的末尾添加以下代码
  CLAscratch  :
                { *.lib(CLAscratch)
                 . += CLA_SCRATCHPAD_SIZE;
                 *.lib(CLAscratch_end) } > RAMLS1,
                 PAGE = 1
再次编译，#17003-D警告已经消失，编译通过，结果如图8所示。

图8 修改CMD后编译结果

此时，再次查看.map文件，发现__cla_scratchpad_end/start以及CLA_SCRATCHPAD_SIZE已经成功分配，如图9所示。

图9 修改CMD文件编译生成.map文件图

以上就是关于“#17003-D warning”的解决方案，希望通过这个例子，让广大工程师在CLA开发时能够注意到CMD对CLA内存正确配置的重要性，防止在实际开发时遇到问题，难以排查。