ZYNQ基础系列（五） AMP模式 双裸核CPU同时运行

AMP模式 双核CPU同时运行

---

从软件的角度来看，多核处理器的运行模式有三种：
AMP（非对称多进程）：多个核心相对独立的运行不同的任务，每个核心可能运行不同的操作系统或裸机程序，但是有一个主要核心，用来控制整个系统以及其它从核心
SMP（对称多进程）：一个操作系统同等的管理各个内核，例如PC机
BMP（受约束多进程）：与SMP类似，但开发者可以指定将某个任务仅在某个指定内核上执行
默认情况下，ZYNQ仅运行一个CPU，这里主要研究AMP模式下，两个CPU同时运行

---

实验目的

使用ZYNQ7010完成
1> CPU0在裸核下运行helloworld，CPU1在裸核下运行流水灯
2> CPU0在linux下运行helloworld，CPU1在裸核下运行流水灯

硬件环境

硬件环境过于简单，这里只文字描述
1.创建原理图，添加PS核，双击进入PS的配置界面
2.peripheral I/O pin里开启串口和EMIO和SD卡
3.在MIO configuration中，配置EMIO宽度为4
4.在clock configuration和DDR configuration中，设置对应的时钟频率和DDR型号
5.关闭配置界面，原理图如下

6.右击原理图，生成输出文件
7.右击原理图，生成顶层文件
8.对LED进行引脚约束

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.综合、实现、生成bit文件，并导出硬件，运行SDK

SDK环境

AMP模式的使用，重点在SDK上
1.创建CPU0工程，选择生成helloworld例程，内容为：

#include 
#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.创建CPU1工程

注意选择核1，创建led.c为主函数，内容为：

#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.工程结构为：

4.CPU1的BSP SETTING中添加 -DUSE_AMP=1

5.DDR空间分配
通过修改lscript.ld文件中的内容，可以改变在存储器中的执行位置，
因为ELF文件是加载到DDR中执行的，所以两个DDR地址不能重合
CPU0：

CPU1：

6.运行debug



两个CPU都运行起来了，且不相互干扰

7.固化到SD卡中启动
再创建一个FSBL的工程，在FSBL的src中找到main.c文件打开，在里面添加下面一段代码，用于启动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
}

前面添加的是CPU1的启动函数，再找到Load boot image的位置，将CPU1的启动函数，放置于此位置，改动后的代码段如下：

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

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

将上述文件合并为BIN文件，并放入SD卡中，ZYNQ启动模式要为SD启动，正常情况下将正常工作
注—-若是没出现正常的现象，则可能是：
1>SD卡的bank电压及引脚速度选择错误
2>CPU0和CPU1的DDR地址冲突
3>未在FSBL的main.c中加入StartCpu1函数

那么，双裸核实验到此结束

---

分界线：下面是linux+裸核的实验，但是CPU1只能短暂工作，即实验暂时失败，之后有需要再研究，下面是失败案例，不要看

---

双核分别跑不同的系统

接下来，将在已有的双核基础上，实现双核的linux+裸核工作
CPU0的linux系统将通过petalinux方式移植，CPU1则按照上述的方式照旧
linux具体的移植方式参考：petalinux方式移植linux

硬件上：

在之前的硬件基础上，添加TTC：

重新生成的PS核：

更新输出文件后，重新综合、实现、生成bit文件、导出硬件，上述工作完成后，可以在/（工程文件夹）/（工程名）.sdk这个文件夹下找到.hdf后缀的文件，待用

开启linux虚拟机：

在普通用户（非超级用户）模式下：

 #工作目录
  cd PRO
 #定位编译链
  source /home/hlf/mnt/petalinux/settings.sh
 #创建工程并命名
  petalinux-create --type project --template zynq --name h2_amp
 #进入工程目录
  cd h2_amp
 #将.hdf文件拷到文件夹中，并引用硬件描述文件，遇到配置界面做如下修改后，直接save并exit，等待默认配置
  petalinux-config --get-hw-description=/home/hlf/PRO/h2_amp

Subsystem AUTO Hardware Settings —>
Memory Settings —>

 #获取文件夹权限（工程文件夹和petalinux的安装文件夹），否则编译的时候，会发生错误
  sudo chmod -R 777 /home/hlf
 #编译u-boot，直接save为u-boot.config，并exit
  petalinux-config -c u-boot
 #编译kernel，操作同上（save为kernel.config）
  petalinux-config -c kernel
 #编译rootfs，操作同上（save为默认即可）
  petalinux-config -c rootfs

设备树配置：在工程文件夹下，Ctr+F搜索.dts就可以找到相关文件

打开设备树文件，修改DDR地址，还是注意与petalinux-config时的设置值一致，不要和CPU1的DDR地址重叠

 #一切就绪后，编译工程
  petalinux-build

编译完成后：进入（工程目录）/image/linux目录，将u-boot.elf和image.ub文件拷贝出来
打开SDK：新建CPU1的工程，和之前例子里的配置相同（主要注意修改BSP和DDR地址），然后新建一个FSBL的工程，其步骤也是和之前一样的（添加CPU1的启动函数），然后按照顺序FSBL.elf — xxx.bit — u-boot.elf — CPU1_APP.elf 的顺序制作BOOT.bin文件，将BOOT.bin和image.ub拷贝到SD卡中，开机

#现象：linux系统正常运行，但是流水灯正常运行一段时间后停止运行，卡在某一个灯，可能是linux的运行影响了CPU1的工作