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Expert - firmware - Multi core ​

Neste laboratório iremos trabalhar com o uso do multicore da pico. O objetivo é fazer cada core da Pico ser responsável por uma parte específica do sistema. A comunicação entre os núcleos será realizada por meio da FIFO de sincronização disponibilizada pelo hardware.

LEITURA

Antes de seguir no laboratório será necessário ler o material:

Laboratório ​

A proposta é expandir o LAB-3-pra, distribuindo as responsabilidades nos múltiplos cores da seguinte forma:

  1. Core 0:

    • Leitura da UART
    • Implementação do protocolo de comunicação com o PC

  2. Core 1:

    • Leitura do sensor ultrassônico HC-SR04

Conforme ilustrado no diagrama abaixo:

FIFOs ​

No diagrama, observe que o Core 0 e o Core 1 se comunicam por meio das FIFOs de sincronização. Elas serão utilizadas para:

  • Core 0 → Core 1: envio da frequência de leitura do sensor
  • Core 1 → Core 0: envio da distância medida

Pensar

Alguns problemas que precisam ser resolvidos:

  1. Como sinalizar ao Core 1 que a leitura deve ser interrompida (por exemplo, ao receber o comando stop)?
  2. Como o Core 1 deve informar ao Core 0 que ocorreu um erro na leitura do sensor?

Lembrem que as FIFOs utilizadas no processador rp2350 são de 32 bits.

Printfs ​

Devido às características das funções da biblioteca stdio (printf, scanf, etc.), não é possível utilizá-las simultaneamente em diferentes núcleos, pois não são reentrantes.

Por esse motivo, recomenda-se que apenas o Core 0 seja responsável pelas operações de printf e scanf.

Medindo ​

Instrumente o firmware com um GPIO para cada core, conforme explicado no guia de métricas bare-metal multicore:

  • Core 0: mantenha o GPIO em nível alto enquanto o core processa um comando da UART. Mantenha-o em nível baixo enquanto aguarda um novo comando.
  • Core 1: mantenha o GPIO em nível alto durante a leitura do HC-SR04 e o envio da medida pela FIFO. Mantenha-o em nível baixo enquanto aguarda a próxima leitura.

Com um osciloscópio ou analisador lógico, meça durante o mesmo intervalo de tempo:

  1. A utilização de cada core, calculando o percentual de tempo em que seu GPIO permaneceu em nível alto.
  2. O WCET observado de cada core, encontrando o pulso mais longo de cada sinal.
  3. O desbalanceamento de carga, calculando a diferença absoluta entre as utilizações dos cores: D=|U0−U1|.

Repita as medições usando diferentes frequências de leitura do sensor e compare os resultados, adicione no README.md do seu repositório a análise realizada.