Zynq的AMP开发流程说明（基于OCM）
目錄
一．平臺說明
二．軟件安裝
三．基本開發流程
3.1．AMP模式介紹
3.2．開發流程框圖
四．具體開發流程
4.1．下載官方Demo源碼
4.2．Vivado工程創建（Windows 64位環境）
4.2.1．工程創建
4.2.2．配置ARM系統：
4.2.3．工程編譯并導出
4.3．Petalinux工程（Ubuntu 16.04環境）
4.4．SDK工程（Windows 64位環境）
4.4.1．CPU1程序(app_cpu1.elf)創建：
4.4.2．softUart.elf創建（使用petalinux更方便）：
4.5．生成SD卡下載文件（Windows 64位環境）
五．SD卡啟動配置
1．SD 系統啟動卡說明
2．SD系統啟動卡制作步驟
六．板卡雙核系統驗證
6.1．poke和peek命令
附錄
一．平臺說明
1、硬件平臺：ZYNQ7z202clg400-2的創龍核心板
2、軟件平臺：
Windows 64位環境下：
Vivado 2017.04版本+SDK 2017.04版本
??? Linux環境下（Ubuntu 16.04）:
Petalinux 2017.04版本
二．軟件安裝
Vivado+SDK+Petalinux是xilinx針對SOC FPGA芯片而設計的專用開發方式。Vivado進行ARM系統配置和FPGA硬件電路設計，SDK進行用戶應用程序設計，Petalinux進行linux的uboot、kernrl和rootfs的集成式設計。
軟件安裝:
（1）Vivado+SDK安裝流程：《Vivado2017.4安裝教程》
（2）Petalinux安裝教程：《Petalinux2017.4安裝教程》
三．基本開發流程
3.1．AMP模式介紹
從軟件的角度來看，多核處理器的運行模式有三種：
AMP（非對稱多進程）：
多個核心相對獨立的運行不同的任務，每個核心可能運行不同的操作系統或裸機程序，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（對稱多進程）：
一個操作系統同等的管理各個內核，例如PC機。
BMP（受約束多進程）：
與SMP類似，但開發者可以指定將某個任務僅在某個指定內核上執行 。
默認情況下，ZYNQ僅運行一個CPU，這里主要研究AMP模式下，即兩個CPU同時運行，其中CPU0運行linux系統，CPU1運行裸機程序。
3.2．開發流程框圖
四．具體開發流程
4.1．下載官方Demo源碼
本文檔采用官方提供的Demo進行AMP模式的開發和測試，資源鏈接：
https://xilinxwiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841653/XAPP1078+Latest+Information
下載文件：xapp1078_2014.04.zip
目錄介紹：
??? xapp1078_2014.04---------------- design：設計所需的所有源文件
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|---------------- docs：相關源文件的使用介紹????????
AMP開發視頻講解：https://www.youtube.com/watch?v=xoNRZ1Q_h1k
4.2．Vivado工程創建（Windows 64位環境）
4.2.1．工程創建
Vivado可使用2種方法創建用戶工程：圖形組件手動搭建或是采用tcl命令創建，這里通過修改Demo提供的tcl文件，創建能夠在Vivado 2017.04運行的ZYNQ7z020clg400-2系列工程（注意：修改部分見文檔中備注）。
4.2.2．配置ARM系統：
??? 根據創龍核心板進行最小系統配置，配置內容包括：時鐘系統、外設與引腳復用、外部DDR、PS-PL中斷等部分。需要修改的部分主要有：
??? 時鐘系統：與創龍保持相同配置
??? DDR：與創龍保持相同配置，為512M
外設與引腳復用：與創龍保持相同配置
PS-PL中斷等部分：保持Demo配置，使能fpga對cpu1的中斷
4.2.3．工程編譯并導出
工程創建完成后，經Vivado綜合實現可生成后續使用文件：
| 文件名稱 | 作用 | 文件位置 |
| design_1_wrapper.bit | FPGA的燒寫文件 | /(工程文件夾)/(工程名).runs /impl_1文件夾下 |
| design_1_wrapper.hdf | 系統硬件描述文件 | /(工程文件夾)/(工程名).sdk文件夾下 |
| SDK工程目錄 | 包含SDK軟件設計所需的源文件 | /(工程文件夾)/(工程名).sdk文件夾 |
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4.3．Petalinux工程（Ubuntu 16.04環境）
??? Petalinux使用Vivado生成的hdf文件，進一步配置并生成linux系統相關文件：uboot、kernel和rootfs等。具體流程如下：
Step1：拷貝hdf文件:將Vivado工程下的hdf拷貝到hwdef目錄下
??? mkdir /home/用戶/Desktop/hwdef
Step2：設置Petalinux運行環境：
??? source <Petalinux安裝目錄>/settings.sh
Step3：創建Petalinux工程
??? cd /home/用戶/Desktop
??? petalinux-create -t project -n plnx-project --template Zynq
Step4：導出hdf文件并配置
??? petalinux-config --get-hw-description=../hwdef?
出現如下配置界面：
配置系統從SD卡啟動：
| Linux Components Selection | [*] First Stage Bootloader：默認配置，生產FSBL文件 |
| Auto Config Settings | 保持默認配置 |
| Subsystem AUTO Hardware Settings | Memory Settings --->檢查是否與Vivado中配置一樣(0x18000000)； Serial Settings --->系統默認為串口1，波特率115200 SD/SDIO Settings --->： 設置主SD為SD0 Advanced bootable images storage Settings中： boot image settings --->選擇SD卡 uboot-env選擇flash????????????????????????????????????????????????????????????????????????? kernel image settings --->選擇SD卡? jffs2 rootfs：選擇flash dtb image：選擇sd卡???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? |
| DTG Settings | Kernel Bootargs：內核啟動參數 console=ttyPS0,115200 earlyprintk root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwait rootfstype=ext4 mem=384M maxcpus=1 （注意：這里限制了系統使用內存為384M，剩余128M留給CPU1的裸機程序） |
| u-boot Configuration | 保持默認配置 |
| Image Packaging Configuration | Root filesystem type --->選擇SD類型 |
| Firmware Version Configuration | 固件版本控制，可修改，保持默認配置 |
| Yocto Settings | 保持默認配置 |
Step5：配置 u-boot
??? petalinux-config -c u-boot
出現如下配置界面：
進行如下配置：
| Architecture select (ARM architecture) | 系統構架選擇，默認ARM |
| ARM architecture | 構架配置選項，保持默認配置 |
| General setup | 通用配置，保持默認配置，可修改 |
| Boot images | Boot鏡像，保持默認配置 |
| Boot timing | Boot時間，保持默認配置 |
| Boot media | Boot介質，配置從SD卡啟動 |
| delay in seconds before automatically booting | Boot自啟動時間，默認4s，可修改 |
| Console | Console控制臺配置，保持默認 |
| Default fdt file | 默認FDT文件，無 |
| Disable support for parallel NOR flash | NOR flash支持，無支持 |
| add U-Boot environment variable vers | U-Boot環境變量添加，無 |
| Display information about the CPU during start up | 啟動階段顯示CPU信息，可選 |
| Display information about the board during start up | 啟動階段顯示板卡信息，可選 |
| SPL / TPL | SPL / TPL支持，保持默認配置 |
| Command line interface | 命令行配置，用戶可進一步配置 |
| Device Tree Control | 設備樹控制，保持默認配置（embeded） |
| Networking support | Net支持，保持默認配置 |
| Device Drivers | 設備驅動，保持默認配置 |
| File systems | 文件系統，保持默認配置 |
| Library routines | 庫程序，保持默認配置 |
| Unit tests | 單元測試，保持默認配置 |
Step6：配置kernel
出現如下配置界面：
保持所有的默認配置并退出。
Step7：創建CPU0應用程序softuart
??? petalinux-create -t apps --template c --name softuart
軟件會創建softUart應用程序目錄并產生softuart.c文件，用官方提供的softuart.c文件將其替換，可通過配置rootfs將cpu0的應用程序直接配置進系統。
Step7：配置rootfs
出現如下配置界面：
進行如下配置：
| Filesystem Packages | 系統擴展工具配置：可增加，如lrzsz，make等 |
| apps | Xilinx提供的2個APP [ ] gpio-Demo：不配置 [*] peekpoke：配置，用于AMP模式測試 [*] softuart：配置，用于AMP模式測試 |
| user packages | 用戶app，無 |
| PetaLinux RootFS Settings | Root password：設置root用戶密碼，默認為root |
Step8：編譯工程并生成系統文件
petalinux-build
工程編譯完成后，產生的所有可執行文件均在/工程目錄/image/linux下：
4.4．SDK工程（Windows 64位環境）
通過Vivado打開SDK（不要獨立打開），在SDK中設計CPU0和CPU1的應用程序：
- app_cpu1.elf：CPU1裸機程序，與CPU0進行通信且接受FPGA的中斷信號
- softUart.elf：CPU0應用程序，與CPU1進行通信，并產生FPGA中斷（已通過Petalinux設計）
4.4.1．CPU1程序(app_cpu1.elf)創建：
Step0：Xilinx Tools-->Repositories-->New???? //導入sdk_repo(重要,包必須正確)
Step1：File-->New-->Board Support Package??????? //生成bsp
如下顯示中出現：“standalone”，說明sdk_repo導入生效
在編譯選項中增加：-g -DUSE_AMP=1 -DSTDOUT_REDIR=1
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Step2：File-->New-->Application Project?????? //生成cpu1的app程序
Step3：Next-->Empty Application
Step4：app_cpu1-->sr+右鍵-->Import? ???????? //導入官方cpu1的app源文件
查看lscript.ld文件：512M外部DDR時的CPU1應用程序鏈接地址配置。
Step5：SDK自動生成可執行文件app_cpu1.elf
4.4.2．softUart.elf創建（使用petalinux更方便）：
Step1：File-->New-->Application Project
Step2：點擊Next-選中空的應用
Step3：softUart -->src右鍵-->Import：導入softUart.c文件
Step4：SDK自動生成可執行文件softUart.elf
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4.5．生成SD卡下載文件（Windows 64位環境）
使用SD卡啟動系統時，需要如下的相應下載文件：
| 文件名 | 文件功能 | 來源 |
| BOOT.bin | 由如下文件合并而成： Zynq_fsbl.elf：fsbl啟動文件 system.bit：fpga燒寫文件 u-boot.elf：u-boot文件 app_cpu1.elf：cpu1裸機程序 | Zynq_fsbl.elf： petalinux system.bit：Vivado u-boot.elf：petalinux app_cpu1.elf：SDK |
| devicetree.dtb | 設備樹文件 | petalinux |
| zImage | 內核文件 | petalinux |
| rootfs | 根文件系統 | petalinux |
上述文件中，需要使用SDK生成BOOT.bin文件，生成步驟如下：
Step1：將Zynq_fsbl.elf、system.bit 、u-boot.elf 和app_cpu1.elf拷貝到如下目錄：Demo目錄\design\src\bootgen
Step2：用記事本打開bootimage.bif，將合并文件的名稱進行修改，已匹配上述文件。
Step2：打開Vivado -->launch SDK???????? //通過Vivado打開SDK
Step3：SDK -->xilinx-->launch shell???????? //打開命令行界面，并用cd命令切換到bootgen目錄
Step4：執行createBoot.bat即可生成BOOT.BIN文件
五．SD卡啟動配置
1．SD 系統啟動卡說明
SD 卡啟動是開發板系統啟動方式的一種。SD 系統啟動卡共有 FAT32、EXT4 兩個格
式分區。其中 FAT32 格式分區在 Windows 系統下可見，EXT4 格式分區在 Windows 系統
下不可見，兩分區在 Linux 系統下均可見。FAT32 格式分區存放 Bootloader、內核、設備
樹、PL 端 bit 文件等，EXT4 格式分區存放文件系統。
開發板出廠時已經提供一個正常使用的 Linux SD 系統啟動卡。以下步驟是 Linux SD
系統啟動卡的制作過程。
2．SD系統啟動卡制作步驟
詳見《3-1-Linux SD系統啟動卡制作方法.pdf》。
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六．板卡雙核系統驗證
6.1．poke和peek命令
???????? poke命令：向指定地址寫入數值data
格式：poke???? data????????? address
???????? Peek命令：讀取指定地址的內容
格式：peek???? address
6.2. 板卡驗證
（1）拷貝文件到SD卡
???????? 第一分區：BOOT.bin、devicetree.dtb和zImage
???????? 第二分區：rootfs文件系統
（2）連接開發板和配置好串口設置，波特率：115200
（3）進去linux系統：root用戶登錄，密碼：root
操作如下：
#poke 0xfffffff0 0x18000000??? //啟動cpu1（cpu1啟動原理參看ug585）
#peek 0xffff8000???????????????????????? //查看cpu1的heart beat變量值，每秒加1
#softuart &????????????????????????????????? //后臺運行cpu0的應用程序
#poke 0x78600000 0x00000001????? //cpu0向控制fpga向cpu1發起中斷
如上圖,雙核進行正常通信且cpu1完成對fpga的中斷響應，Zynq的AMP模式驗證完畢！
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附錄
1. Zynq的AMP模式開發主要有如下參考文檔：《xilinx官方參考文檔》
2．Vivado、SDK和Petalinux軟件安裝：《xilinx軟件安裝說明》
3． Petalinux的uboot、kernel和rootfs配置詳解：《Petalinux的配置界面詳解.vsd》
4. linux系統啟動SD卡制作說明：《3-1-Linux SD系統啟動卡制作方法.pdf》
5. 官方Demo的使用說明：《xapp1078_2014.04\docs\Vivado instructions.txt》
6. 官方Demo文件：《xapp1078_2014.04.zip》
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Zynq的AMP开发流程说明（基于OCM）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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