V85x E907 小核开发与使用
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v85x 平台包括了
V853
,V853s
,V851s
,V851se
。s
后缀代表芯片内封了DDR内存,e
后缀代表芯片内封ephy
。拥有Cortex-A7 core@900MHz
,RISC-V@600MHz
和一个 0.5TOPS(VIP9000PICO_PID0XEE
,567MACS
,576 x 348M x 2 ≈ 500GOPS
) 的 NPU。其中的 RISC-V 小核心为 平头哥玄铁E907E907 平台
玄铁E907 是一款完全可综合的高端 MCU 处理器。它兼容 RV32IMAC 指令集,提供可观的整型性能提升以及高能效的浮点性能。E907 的主要特性包括:单双精度浮点单元,以及快速中断响应。
在V85x平台中使用的E907为RV32IMAC,不包括 P 指令集。
V85x 平台框图
V851s
芯片架构图
相关内存分布
E907 子系统框图
具体的寄存器配置项这里就不过多介绍了,具体可以参考数据手册《V851S&V851SE_Datasheet_V1.0.pdf》
V853 的异构系统通讯在硬件上使用的是 MSGBOX,在软件层面上使用的是 AMP 与 RPMsg 通讯协议。其中 A7 上基于 Linux 标准的 RPMsg 驱动框架,E907基于 OpenAMP 异构通信框架。
AMP 与 RPMsg
V853 所带有的 A7 主核心与 E907 辅助核心是完全不同的两个核心,为了最大限度的发挥他们的性能,协同完成某一任务,所以在不同的核心上面运行的系统也各不相同。这些不同架构的核心以及他们上面所运行的软件组合在一起,就成了 AMP 系统 (Asymmetric Multiprocessing System, 异构多处理系统)。
由于两个核心存在的目的是协同的处理,因此在异构多处理系统中往往会形成 Master - Remote 结构。主核心启动后启动从核心。当两个核心上的系统都启动完成后,他们之间就通过 IPC(Inter Processor Communication)方式进行通信,而 RPMsg 就是 IPC 中的一种。
在AMP系统中,两个核心通过共享内存的方式进行通信。两个核心通过 AMP 中断来传递讯息。内存的管理由主核负责。
软件适配
这部分使用BSP开发包即可,配置设备树如下:
reserved-memory { // 配置预留内存区间 e907_dram: riscv_memserve { // riscv 核心使用的内存 reg = <0x0 0x43c00000 0x0 0x00400000>; // 起始地址 0x43c00000 长度 4MB no-map; }; vdev0buffer: vdev0buffer@0x43000000 { // vdev设备buffer预留内存 compatible = "shared-dma-pool"; reg = <0x0 0x43000000 0x0 0x40000>; no-map; }; vdev0vring0: vdev0vring0@0x43040000 { // 通讯使用的vring设备0 reg = <0x0 0x43040000 0x0 0x20000>; no-map; }; vdev0vring1: vdev0vring1@0x43060000 { // 通讯使用的vring设备1 reg = <0x0 0x43060000 0x0 0x20000>; no-map; }; }; e907_rproc: e907_rproc@0 { // rproc相关配置 compatible = "allwinner,sun8iw21p1-e907-rproc"; clock-frequency = <600000000>; memory-region = <&e907_dram>, <&vdev0buffer>, <&vdev0vring0>, <&vdev0vring1>; mboxes = <&msgbox 0>; mbox-names = "mbox-chan"; iommus = <&mmu_aw 5 1>; memory-mappings = /* DA len PA */ /* DDR for e907 */ < 0x43c00000 0x00400000 0x43c00000 >; core-name = "sun8iw21p1-e907"; firmware-name = "melis-elf"; status = "okay"; }; rpbuf_controller0: rpbuf_controller@0 { // rpbuf配置 compatible = "allwinner,rpbuf-controller"; remoteproc = <&e907_rproc>; ctrl_id = <0>; /* index of /dev/rpbuf_ctrl */ iommus = <&mmu_aw 5 1>; status = "okay"; }; rpbuf_sample: rpbuf_sample@0 { compatible = "allwinner,rpbuf-sample"; rpbuf = <&rpbuf_controller0>; status = "okay"; }; msgbox: msgbox@3003000 { // msgbox配置 compatible = "allwinner,sunxi-msgbox"; #mbox-cells = <1>; reg = <0x0 0x03003000 0x0 0x1000>, <0x0 0x06020000 0x0 0x1000>; interrupts = <GIC_SPI 0 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, <GIC_SPI 1 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; clocks = <&clk_msgbox0>; clock-names = "msgbox0"; local_id = <0>; status = "okay"; }; e907_standby: e907_standby@0 { compatible = "allwinner,sunxi-e907-standby"; firmware = "riscv.fex"; mboxes = <&msgbox 1>; mbox-names = "mbox-chan"; power-domains = <&pd V853_PD_E907>; status = "okay"; };
内存划分
在设备树配置小核心使用的内存,包括小核自己使用的内存,设备通信内存,回环内存等等,这里E907 运行在 DRAM 内。内存起始地址可以在数据手册查到。
通常来说我们把内存地址设置到末尾,例如这里使用的 V851s,拥有 64MByte 内存,则内存范围为
0x40000000 - 0x44000000
,这里配置到0x43c00000
即可。对于 V853s 拥有 128M 内存则可以设置到0x47C00000
,以此类推。对于交换区内存则可以配置在附近。reserved-memory { // 配置预留内存区间 e907_dram: riscv_memserve { // riscv 核心使用的内存 reg = <0x0 0x43c00000 0x0 0x00400000>; // 起始地址 0x43c00000 长度 4MB no-map; }; vdev0buffer: vdev0buffer@0x43000000 { // vdev设备buffer预留内存 compatible = "shared-dma-pool"; reg = <0x0 0x43000000 0x0 0x40000>; no-map; }; vdev0vring0: vdev0vring0@0x43040000 { // 通讯使用的vring设备0 reg = <0x0 0x43040000 0x0 0x20000>; no-map; }; vdev0vring1: vdev0vring1@0x43060000 { // 通讯使用的vring设备1 reg = <0x0 0x43060000 0x0 0x20000>; no-map; }; };
然后需要配置下
e907
的链接脚本,找到e907_rtos/rtos/source/projects/v851-e907-lizard/kernel.lds
将ORIGIN
配置为上面预留的内存。MEMORY { /*DRAM_KERNEL: 4M */ DRAM_SEG_KRN (rwx) : ORIGIN = 0x43c00000, LENGTH = 0x00400000 }
然后配置小核的
defconfig
位于e907_rtos/rtos/source/projects/v851-e907-lizard/configs/defconfig
配置与其对应即可。CONFIG_DRAM_PHYBASE=0x43c00000 CONFIG_DRAM_VIRTBASE=0x43c00000 CONFIG_DRAM_SIZE=0x0400000
配置启动小核
配置启动小核的流程如下,这里只讨论使用 linux 启动小核的情况,不讨论快启相关。
- 加载固件
- 调用
firmware
接口获取文件系统中的固件 - 解析固件的
resource_table
段,该段有如下内容- 声明需要的内存(
Linux
为其分配,设备树配置) - 声明使用的
vdev
(固定为一个) - 声明使用的
vring
(固定为两个)
- 声明需要的内存(
- 将固件加载到指定地址
- 调用
- 注册
rpmsg virtio
设备- 提供
vdev->ops
(基于virtio
接口实现的) - 与
rpmsg_bus
驱动匹配,完成rpmsg
初始化
- 提供
- 启动小核
- 调用
rproc->ops->start
- 调用
1. 加载固件
驱动位于
kernel/linux-4.9/drivers/remoteproc/sunxi_rproc_firmware.c
首先调用
sunxi_request_firmware
函数int sunxi_request_firmware(const struct firmware **fw, const char *name, struct device *dev) { int ret, index; struct firmware *fw_p = NULL; u32 img_addr, img_len; ret = sunxi_find_firmware_storage(); if (ret < 0) { dev_warn(dev, "Can't finded boot_package head\n"); return -ENODEV; } index = ret; ret = sunxi_firmware_get_info(dev, index, name, &img_addr, &img_len); if (ret < 0) { dev_warn(dev, "failed to read boot_package item\n"); ret = -EFAULT; goto out; } ret = sunxi_firmware_get_data(dev, index, img_addr, img_len, &fw_p); if (ret < 0) { dev_err(dev, "failed to read Firmware\n"); ret = -ENOMEM; goto out; } *fw = fw_p; out: return ret; }
驱动会从固件的特定位置读取,使用函数
sunxi_find_firmware_storage
,这里会去固定的位置查找固件,位置包括lib/firmware
,/dev/mtd0
./dev/mtd1
,/dev/mmcblk0
等位置。对于Linux启动我们只需要放置于lib/firmware
即可。static int sunxi_find_firmware_storage(void) { struct firmware_head_info *head; int i, len, ret; loff_t pos; const char *path; u32 flag; len = sizeof(*head); head = kmalloc(len, GFP_KERNEL); if (!head) return -ENOMEM; ret = sunxi_get_storage_type(); for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(firmware_storages); i++) { path = firmware_storages[i].path; pos = firmware_storages[i].head_off; flag = firmware_storages[i].flag; if (flag != ret) continue; pr_debug("try to open %s\n", path); ret = sunxi_firmware_read(path, head, len, &pos, flag); if (ret < 0) pr_err("open %s failed,ret=%d\n", path, ret); if (ret != len) continue; if (head->magic == FIRMWARE_MAGIC) { kfree(head); return i; } } kfree(head); return -ENODEV; }
2. 配置时钟
配置
clk
与小核的boot
选项,驱动位于kernel/linux-4.9/drivers/remoteproc/sunxi_rproc_boot.c
可以自行参考struct sunxi_core *sunxi_remote_core_find(const char *name); int sunxi_core_init(struct sunxi_core *core); void sunxi_core_deinit(struct sunxi_core *core); int sunxi_core_start(struct sunxi_core *core); int sunxi_core_is_start(struct sunxi_core *core); int sunxi_core_stop(struct sunxi_core *core); void sunxi_core_set_start_addr(struct sunxi_core *core, u32 addr); void sunxi_core_set_freq(struct sunxi_core *core, u32 freq);
使用 debugfs 加载固件
由于已经对外注册了接口,这里只需要使用命令即可启动小核心。假设小核的
elf
名字叫e907.elf
并且已经放置进lib/firmware
文件夹echo e907.elf > /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc0/firmware echo start > /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc0/state
E907 小核开发
这里提供了一个
RTOS
以供开发使用,此RTOS
基于 RTT 内核。地址 https://github.com/YuzukiHD/Yuzukilizard/tree/master/Software/BSP/e907_rtos同时,
docker
镜像内也已包含此开发包,可以直接使用。搭建开发环境
使用 docker
直接拉取
gloomyghost/yuzukilizard
即可docker pull gloomyghost/yuzukilizard
独立搭建开发环境
使用 git 命令下载(不可以直接到 Github 下载 zip,会破坏超链接与文件属性)
git clone --depth=1 https://github.com/YuzukiHD/Yuzukilizard.git
然后复制到当前目录下
cp -rf Yuzukilizard/Software/BSP/e907_rtos/ . && cd e907_rtos
下载编译工具链到指定目录
cd rtos/tools/xcompiler/on_linux/compiler/ && wget https://github.com/YuzukiHD/Yuzukilizard/releases/download/Compiler.0.0.1/riscv64-elf-x86_64-20201104.tar.gz && cd -
编译第一个 elf 系统
进入
rtos/source
文件夹cd rtos/source/
应用环境变量并加载方案
source melis-env.sh;lunch
然后直接编译即可,他会自动解压配置工具链。编译完成后可以在
ekernel/melis30.elf
找到固件。make -j
配置小核系统
小核的编译框架与
kernel
类似,使用kconfig
作为配置项。使用make menuconfig
进入配置页。其余使用与标准
menuconfig
相同这里不过多赘述。小核使用
小核使用 UART 输出 console
首先配置小核的
PINMUX
编辑文件e907_rtos/rtos/source/projects/v851-e907-lizard/configs/sys_config.fex
这里使用UART3
, 引脚为PE12
,PE13
,mux
为 7[uart3] uart_tx = port:PE12<7><1><default><default> uart_rx = port:PE13<7><1><default><default>
然后配置使用
uart3
作为输出,运行make menuconfig
居进入配置Kernel Setup ---> Drivers Setup ---> Melis Source Support ---> [*] Support Serial Driver SoC HAL Drivers ---> Common Option ---> [*] enable sysconfig // 启用读取解析 sys_config.fex 功能 UART Devices ---> [*] enable uart driver // 启用驱动 [*] support uart3 device // 使用 uart3 (3) cli uart port number // cli 配置到 uart3 Subsystem support ---> devicetree support ---> [*] support traditional fex configuration method parser. // 启用 sys_config.fex 解析器
到
linux
中配置设备树,将设备树配置相应的引脚与mux
如果设备树不做配置引脚和
mux
,kernel会很贴心的帮你把没使用的 Pin 设置io_disable
。由于使用的是iommu
操作UART
设备,会导致io
不可使用。如下所示。此外,还需要将
uart3
的节点配置disable
,否则kernel
会优先占用此设备。&uart3 { pinctrl-names = "default", "sleep"; pinctrl-0 = <&uart3_pins_active>; pinctrl-1 = <&uart3_pins_sleep>; status = "disabled"; };
如果配置
okay
会出现以下提示。uart: create mailbox fail uart: irq for uart3 already enabled uart: create mailbox fail
启动小核固件后就可以看到输出了
核心通讯
建立通讯节点
启动小核后,使用
eptdev_bind test 2
建立两个通讯节点的监听,可以用rpmsg_list_listen
命令查看监听节点。然后在
Linux
内创建通讯节点,由于我们上面启用了两个监听所以这里也开两个节点echo test > /sys/class/rpmsg/rpmsg_ctrl0/open echo test > /sys/class/rpmsg/rpmsg_ctrl0/open
然后就可以在
/dev/
下看到通讯节点/dev/rpmsg0
,/dev/rpmsg1
也可以在小核控制台看到节点的建立
核心通讯
Linux -> e907
可以直接操作 Linux 端的节点,使用
echo
写入数据echo "Linux Message 0" > /dev/rpmsg0 echo "Linux Message 0" > /dev/rpmsg1
小核即可收到数据
e907 -> Linux
使用命令
eptdev_send
用法eptdev_send <id> <data>
eptdev_send 0 "E907 Message" eptdev_send 1 "E907 Message"
在 Linux 侧直接可以读取出来
cat /dev/rpmsg0 cat /dev/rpmsg1
可以一直监听,例如多次发送数据
Linux 侧获得的数据也会增加
关闭通讯
Linux 侧关闭,操作控制节点,
echo <id>
给节点即可echo 0 > /sys/class/rpmsg/rpmsg_ctrl0/close echo 1 > /sys/class/rpmsg/rpmsg_ctrl0/close
同时 E907 也会打印链接关闭
rpmsg 需知
- 端点是
rpmsg
通信的基础;每个端点都有自己的src
和dst
地址,范围(1 - 1023,除了
0x35
) rpmsg
每次发送数据最大为512 -16 字节;(数据块大小为 512,头部占用 16 字节)rpmsg
使用name server
机制,当E907
创建的端点名,和linux
注册的rpmsg
驱动名一
样的时候,rpmsg bus
总线会调用其probe
接口。所以如果需要Linux
端主动发起创建端
点并通知e907
,则需要借助上面提到的rpmsg_ctrl
驱动。rpmsg
是串行调用回调的,故建议rpmsg_driver
的回调中不要调用耗时长的函数,避免影
响其他rpmsg
驱动的运行
自定义小核 APP
小核的程序入口位于
e907_rtos/rtos/source/projects/v851-e907-lizard/src/main.c
#include <stdio.h> #include <openamp/sunxi_helper/openamp.h> int app_entry(void *param) { return 0; }
可以自定义小核所运行的程序。
自定义小核命令
SDK 提供了
FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS
绑定方法,具体为FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(<函数名称>, <命令>, <命令的描述>)
例如编写一个 hello 命令,功能是输出
Hello World
,描述为Show Hello World
int hello_cmd(int argc, const char **argv) { printf("Hello World\n"); } FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(hello_cmd, hello, Show Hello World)
即可在小核找到命令与输出。
- 加载固件
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@yuzukitsuru 更改了固件读取路径,可以读取到固件了但是Head MAGIC读取不对,这个要怎么解决呀?
static const struct load_storage firmware_storages[] = {
{ "nor", "/dev/mtd0", 128 * 512, 128 * 512, SUNXI_FW_FLAG_NOR},
{ "nand", "/lib/firmware/e907.elf", 0, 0, SUNXI_FW_FLAG_NAND},
{ "emmc", "/dev/mmcblk0", 32800 * 512, 32800 * 512, SUNXI_FW_FLAG_EMMC},
}; -
@idiot 你可以在固件打印函数处print出来看一下路径对不对,magic错大概是因为找不到文件
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@yuzukitsuru
依旧是的。固件是从官网下载的测试固件;自行编译的固件现象一致。在E907编译的地方没找到这个MAGIC定义的地方。 -
@idiot
地址不对,读取到的是48000000,要确认下是否预留了这部分内存空间
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@sofia 考虑被Linux接管了,具体查看寄存器情况
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