目錄

1.引入

2.TC4xx如何實現中斷虛擬化

3.小結

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1.引入

其實不管內核怎么變，針對中斷虛擬化無非就是上面兩種，要么透傳給VM，要么由Hypervisor統一分發。汽車MCU虛擬化--對中斷虛擬化的思考(1)-CSDN博客

那么，作為車規MCU龍頭的英飛凌在TC4xx是如何考慮中斷虛擬化的呢？

2.TC4xx如何實現中斷虛擬化

TC4xx的內核為TC1.8，支持虛擬化功能，

每個核有三套獨立硬件資源HRHV、HRA、HRB，可支持最大8個VM，其中VM0運行hypervisor，VM1運行實時虛擬機，VM2-7運行其他VM，如下圖所示：

圖 15

• HRVH?– Hypervisor hardware resource（VM0）
• HRA?– Real time virtual machine hardware resource (VM1)
• HRB – Other virtual machine hardware resource (VM2-7)

上面提到，既然每個核支持最大8個VM，那么針對中斷的處理也有對應8套資源，這里我們回到開頭那幾個問題：

• 假設被分配到的VM此時還沒有運行怎么辦？
• 假設被分配到的VM此時正在處理中斷怎么辦？

首先來看圖說話，如下：

正常時間片為2000us，VM1占用500us，VM2占用1000us，VM3占用500us；

當VM2正在運行時，此時來了一個VM1的中斷，該中斷可以搶占VM2的時間，所以此時Hyperviosr需要將VM2的上下文保存，并切換到VM1，讓其完成ISR處理，然后恢復現場VM2繼續運行；

當VM3正在運行時，此時來了一個VM2的中斷，但它不可搶占VM3的時間，所以需要VM3運行完畢后切換到VM2的ISR進行處理，當然這里也擠壓了VM1的時間。

TC4xx是如何實現上述功能的呢？

在他們的設計中，每個中斷SRN都可以被拓展分配給1個VM；每個VM都有自己獨立的中斷狀態控制寄存器，包括當前VM中斷系統是否使能(簡稱VMIE)、當前VM的優先級(簡稱VMCP)、Pending中斷優先級(簡稱VMPIP)；

為了實現運行VM在收到其他VM中斷時可被搶占，新增了搶占閾值寄存器，簡稱THR，好玩的就來了。

假設當前正在運行VM1，此時來了一個VM0的中斷，如果此時進來的Pending中斷優先級高于VM0配置的搶占閾值，同時高于VM0的當前優先級，那么Hypervisor就需要進行上下文切換，返回到VM0處理中斷，偽代碼如下：

if (INT.VM_coming == current VM)
{if ((VMPIP > VM_coming.VMCP) && (VM_coming.IE ){isr_routine();}else{Keep INT Pending}
}
else (INT.vm_coming == VM0 )
{if ((VMPIP > VM0.VMCP) && (VMPIP > VM0.THR){Switch to HRHV? ? isr_routine();}else{Keep INT Pending}
}

同理，如果當前VM0、VM1、VM2同時運行，也需要執行上述步驟，只是在VM2如果要搶占VM1時，需要在Hypervisor模式下首先保存VM1的上下文到HRA，然后切換到HRB，讓VM2進行中斷處理。

本質上，這樣的機制和透傳很像，只是我們可以通過Hypervisor配置每個VM的中斷狀態控制器寄存器、搶占閾值寄存器來實現中斷實時性的控制， 例如：

當我們把閾值配置為最大時，此時誰也無法進行搶占(Trap除外)，只能得到時間片走完；如果閾值配置為最小，那就是直接透傳，這時候性能最優。

3.小結

上面幾節內容，記錄了我對于中斷虛擬化的思考過程。

其實在車載領域，特別是座艙域，儀表和中控是肯定要跑虛擬化的，目前用的最多是QNX Hypervisor，它關于CPU虛擬化、內存虛擬化、中斷虛擬化、虛擬機通信等的視線對于目前MCU上Hypervisor應該是有借鑒意義。