AMP模式 雙核CPU同時執行

從軟體的角度來看，多核處理器的執行模式有三種：
AMP（非對稱多程序）：多個核心相對獨立的執行不同的任務，每個核心可能執行不同的作業系統或裸機程式，但是有一個主要核心，用來控制整個系統以及其它從核心
SMP（對稱多程序）：一個作業系統同等的管理各個核心，例如PC機
BMP（受約束多程序）：與SMP類似，但開發者可以指定將某個任務僅在某個指定核心上執行
預設情況下，ZYNQ僅執行一個CPU，這裡主要研究AMP模式下，兩個CPU同時執行

實驗目的

使用ZYNQ7010完成
1> CPU0在裸核下執行helloworld，CPU1在裸核下執行流水燈
2> CPU0在linux下執行helloworld，CPU1在裸核下執行流水燈

硬體環境

硬體環境過於簡單，這裡只文字描述
1.建立原理圖，新增PS核，雙擊進入PS的配置介面
2.peripheral I/O pin裡開啟串列埠和EMIO和SD卡
3.在MIO configuration中，配置EMIO寬度為4
4.在clock configuration和DDR configuration中，設定對應的時鐘頻率和DDR型號
5.關閉配置介面，原理圖如下

6.右擊原理圖，生成輸出檔案
7.右擊原理圖，生成頂層檔案
8.對LED進行引腳約束

set_property PACKAGE_PIN N15 [get_ports {LED_tri_io[0
 
]}]
set_property PACKAGE_PIN N16 [get_ports {LED_tri_io[1]}]
set_property PACKAGE_PIN M19 [get_ports {LED_tri_io[2]}]
set_property PACKAGE_PIN M20 [get_ports {LED_tri_io[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {LED_tri_io[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {LED_tri_io[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {LED_tri_io[2
 
]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {LED_tri_io[3]}]

9.綜合、實現、生成bit檔案，並匯出硬體，執行SDK

SDK環境

AMP模式的使用，重點在SDK上
1.建立CPU0工程，選擇生成helloworld例程，內容為：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "sleep.h"
int main()
{
    init_platform();
    while (1)
    {
      print("Hello World\n\r");
      sleep(2);
    }
    cleanup_platform();
    return 0;
}

2.建立CPU1工程

注意選擇核1，建立led.c為主函式，內容為：

#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"
int main()
{
static XGpioPs psGpioInstancePtr;
XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
int xStatus;
GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
if(GpioConfigPtr == NULL) return XST_FAILURE;
xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,GpioConfigPtr->BaseAddr);
if(XST_SUCCESS != xStatus) return -1;

XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 57,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 57,1);
while(1)
{
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 1);
sleep(1);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 0);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 1);
sleep(1);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 0);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 1);
sleep(1);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 0);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 1);
sleep(1);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 0);
sleep(1);
}
return 0;
}

3.工程結構為：

4.CPU1的BSP SETTING中新增 -DUSE_AMP=1

5.DDR空間分配
通過修改lscript.ld檔案中的內容，可以改變在儲存器中的執行位置，
因為ELF檔案是載入到DDR中執行的，所以兩個DDR地址不能重合
CPU0：

CPU1：

6.執行debug



兩個CPU都執行起來了，且不相互干擾

7.固化到SD卡中啟動
再建立一個FSBL的工程，在FSBL的src中找到main.c檔案開啟，在裡面新增下面一段程式碼，用於啟動CPU1：

#define sev() __asm__("sev")
#define CPU1STARTADR 0xFFFFFFF0
#define CPU1STARTMEM 0x20000000
void StartCpu1(void)
{
    #if 1
    fsbl_printf(DEBUG_GENERAL,"FSBL: Write the address of the application for CPU 1 to 0xFFFFFFF0\n\r");
    Xil_Out32(CPU1STARTADR, CPU1STARTMEM);
    dmb(); //waits until write has finished
    fsbl_printf(DEBUG_GENERAL,"FSBL: Execute the SEV instruction to cause CPU 1 to wake up and jump to the application\n\r");
    sev();
    #endif
}

前面新增的是CPU1的啟動函式，再找到Load boot image的位置，將CPU1的啟動函式，放置於此位置，改動後的程式碼段如下：

    /*
     * Load boot image
     */
    HandoffAddress = LoadBootImage();

    fsbl_printf(DEBUG_INFO,"Handoff Address: 0x%08lx\r\n",HandoffAddress);
    StartCpu1();   /*add starting cpu1*/

將上述檔案合併為BIN檔案，並放入SD卡中，ZYNQ啟動模式要為SD啟動，正常情況下將正常工作
注—-若是沒出現正常的現象，則可能是：
1>SD卡的bank電壓及引腳速度選擇錯誤
2>CPU0和CPU1的DDR地址衝突
3>未在FSBL的main.c中加入StartCpu1函式

那麼，雙裸核實驗到此結束

分界線：下面是linux+裸核的實驗，但是CPU1只能短暫工作，即實驗暫時失敗，之後有需要再研究，下面是失敗案例，不要看

雙核分別跑不同的系統

接下來，將在已有的雙核基礎上，實現雙核的linux+裸核工作
CPU0的linux系統將通過petalinux方式移植，CPU1則按照上述的方式照舊
linux具體的移植方式參考：petalinux方式移植linux

硬體上：

在之前的硬體基礎上，新增TTC：

重新生成的PS核：

更新輸出檔案後，重新綜合、實現、生成bit檔案、匯出硬體，上述工作完成後，可以在/（工程資料夾）/（工程名）.sdk這個資料夾下找到.hdf字尾的檔案，待用

開啟linux虛擬機器：

在普通使用者（非超級使用者）模式下：

 #工作目錄
  cd PRO
 #定位編譯鏈
  source /home/hlf/mnt/petalinux/settings.sh
 #建立工程並命名
  petalinux-create --type project --template zynq --name h2_amp
 #進入工程目錄
  cd h2_amp
 #將.hdf檔案拷到資料夾中，並引用硬體描述檔案，遇到配置介面做如下修改後，直接save並exit，等待預設配置
  petalinux-config --get-hw-description=/home/hlf/PRO/h2_amp

Subsystem AUTO Hardware Settings —>
Memory Settings —>

 #獲取資料夾許可權（工程資料夾和petalinux的安裝資料夾），否則編譯的時候，會發生錯誤
  sudo chmod -R 777 /home/hlf
 #編譯u-boot，直接save為u-boot.config，並exit
  petalinux-config -c u-boot
 #編譯kernel，操作同上（save為kernel.config）
  petalinux-config -c kernel
 #編譯rootfs，操作同上（save為預設即可）
  petalinux-config -c rootfs

裝置樹配置：在工程資料夾下，Ctr+F搜尋.dts就可以找到相關檔案

開啟裝置樹檔案，修改DDR地址，還是注意與petalinux-config時的設定值一致，不要和CPU1的DDR地址重疊

 #一切就緒後，編譯工程
  petalinux-build

編譯完成後：進入（工程目錄）/image/linux目錄，將u-boot.elf和image.ub檔案拷貝出來
開啟SDK：新建CPU1的工程，和之前例子裡的配置相同（主要注意修改BSP和DDR地址），然後新建一個FSBL的工程，其步驟也是和之前一樣的（新增CPU1的啟動函式），然後按照順序FSBL.elf — xxx.bit — u-boot.elf — CPU1_APP.elf 的順序製作BOOT.bin檔案，將BOOT.bin和image.ub拷貝到SD卡中，開機

#現象：linux系統正常執行，但是流水燈正常執行一段時間後停止執行，卡在某一個燈，可能是linux的執行影響了CPU1的工作