07 基于OpenAMP的核间通信方案

引言

ZYNQ7020有两个CPU核心,这两个核心可以采用SMP或AMP方式进行调度,当采用AMP方式进行调度时核0和核1可以运行不同的操作系统,如核0运行Linux系统,提供有些复杂的用户交互工作,核1运行实时操作系统,对设备进行精准控制,由此便引出了两个核心(或者说两个操作系统)之间的数据交互问题,而OpenAMP便是解决此问题的一个良好方案。
提示:
采用SMP调度时核0和核1由同一个操作系统进行管理,两个核心之间的数据交互由操作系统内部实现。

OpenAMP架构

在Linux内核中实现了三个重要的组件,分别是virtIO、RPMsg、Remoteproc。

  1. virtIO:是一个设备虚拟框架,这里用于管理共享内存,在OpenAMP库实现了用于共享内存管理的virtIO标准
  2. RPMsg:一种消息总线,用于实现消息传递,在OpenAMP库也实现了相应的标准
  3. remoteproc:从远端固件的elf文件中解析远端固件资源表,并提供远端固件生命周期管理(即启动和停止核1)和IPI中断管理,
    在FreeRTOS端组要包括两个组件,分别是Libmetal、OpenAMP。
  4. Libmetal:实现一种类似于Linux中总线设备驱动框架的功能。
  5. OpenAMP:实现用于共享内存管理的virtIO标准和RPMsg标准,与Linux端的virtIO框架和RPMsg框架对应。
    在这里插入图片描述

在Vitis中编译核1的回环测试代码

  1. 打开vitis,依次点击File > New > Application Projects打开创建APP的向导
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  2. 在欢迎界面点击next,进入platfrom创建界面(可以顺便吧Skip welcome page next time. (Can be reached with Back button)选上,这样下次就自动略过欢迎界面)
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  3. platfrom创建界面选择Create a new platform from hardware (XSA)页面,然后点击Browse…按钮,打开xsa文件选择界面,在选择界面中选择从vavido中导出的xsa文件(选择完成后默认使用刚刚选择的xsa文件创建platfrom,并会把Generate boot components勾上),接下来点击next,进入app工程创建界面
    在这里插入图片描述

  4. 在APP创建界面设置APP名称和系统名称,然后选择核1创建APP,完成后点击next,进入Domain界面
    在这里插入图片描述

  5. Domain界面选择系统类型为freertos10 xilinx,然后点击next,进入APP模板选择界面
    在这里插入图片描述

  6. 在APP模板选择界面选择OpenAMP echo-test,然后点击Finish,至此便完成了OpenAMP回环例程的创建
    在这里插入图片描述

  7. 配置platfrom,增加-DUSE_AMP=1编译选项,否则核1启动时会再次初始化中断控制器等公共资源,导致程序崩溃
    在这里插入图片描述

在petalinux中构建支持OpenAMP的内核

  1. 创建petalinux工程
#加载petalinux工作环境
source /opt/pkg/petalinux2020.2/settings.sh
#创建空的petalinux工程
petalinux-create -t project --template zynq -n sdrpi-pelainux
  1. 对petalinux进行配置
#进入工程目录
cd sdrpi-pelainux/
#导入xsa文件,并打开配置菜单
petalinux-config --get-hw-description ../xsa-sdrpi/

进行如下配置:

-*- Subsystem AUTO Hardware Settings  ---> 
	Serial Settings  ---> 
		FSBL Serial stdin/stdout (ps7_uart_1)  --->			#根据硬件选择正确的串口号,我这里选择ps7_uart_1
		DTG Serial stdin/stdout (ps7_uart_1)  --->			#根据硬件选择正确的串口号,我这里选择ps7_uart_1
	[*]   Advanced bootable images storage Settings  --->	#为了方便调试,全部选择primary sd,调试完成后根据需求重新进行配置
		boot image settings  --->
			image storage media (primary sd)  --->
		u-boot env partition settings  --->
			image storage media (primary sd)  --->			#还需要在uboot进行相应配置才能将环境变量存储到SD
		kernel image settings  --->
			image storage media (primary sd)  ---> 
		dtb image settings  --->
			image storage media (primary sd)  ---> 
Yocto Settings --->
	Add pre-mirror url   ---> 
		pre-mirror url path						#将pre-mirror url path设置为file://downloads_2020.2.tar.gz解压后的目录,我这里是 file:///opt/pkg/petalinux2020.2/downloads
	Local sstate feeds settings--->
		()local sstate feeds url				#将local sstate feeds url设置为sstate_arm_2020.2.tar.gz解压后得到的arm路径下,我这里是/opt/pkg/petalinux2020.2/sstate_arm_2020.2/arm
	[ ] Enable Network sstate feeds				#取消此项选择
	[*] Enable BB NO NETWORK					#选中此选项
  1. 配置uboot,使能FAT环境变量存储功能,并关闭SPI Falsh环境变量存储功能
#打开uboot配置菜单
petalinux-config -c u-boot

进行如下配置:

Environment  --->
	[*] Environment is in a FAT filesystem									#将环境变量存储到FAT文件系统
	[ ] Environment is in SPI flash											#取消flash存储环境变量的选项
	(mmc) Name of the block device for the environment						#块设备名称
	(0:1) Device and partition for where to store the environemt in FAT 	#块设备扇区
  1. 配置Linux内核,使能模块加载支持、remoteproc驱动
#打开内核配置界面
petalinux-config -c kernel

进行如下配置

[*] Enable loadable module support --->
Device Drivers --->
	Remoteproc drivers --->
		<*> Support ZYNQ remoteproc
  1. 配置根文件系统,使能OpenAMP测试应用程序
#打开根文件系统配置界面
petalinux-config -c rootfs

进行如下配置:

Petalinux Package Groups --->
	packagegroup-petalinux-openamp --->
		[*] packagegroup-petalinux-openamp
  1. 修改设备树文件
#打开设备树文件
gedit project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi

修改后的内容如下所示:

/include/ "system-conf.dtsi"
/ {
	reserved-memory {
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		ranges;
		vdev0vring0: vdev0vring0@3e800000 {
			no-map;
			compatible = "shared-dma-pool";
			reg = <0x3e800000 0x4000>;
		};

		vdev0vring1: vdev0vring1@3e804000 {
			no-map;
			compatible = "shared-dma-pool";
			reg = <0x3e804000 0x4000>;
		};

		vdev0buffer: vdev0buffer@3e808000 {
			no-map;
			compatible = "shared-dma-pool";
			reg = <0x3e808000 0x100000>;
		};

		rproc_0_reserved: rproc@3e000000 {
			no-map;
			compatible = "shared-dma-pool";
			reg = <0x3e000000 0x800000>;
		};
	};

	remoteproc0: remoteproc@0 {
		compatible = "xlnx,zynq_remoteproc";
		firmware = "firmware";
		vring0 = <15>;
		vring1 = <14>;
		memory-region = <&rproc_0_reserved>, <&vdev0buffer>, <&vdev0vring0>, <&vdev0vring1>;
	};
};
  1. 编译petalinux工程
#进行一次全编译
petalinux-build
  1. 打包 BOO.BIN
petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force

运行测试例程

  1. 找一张SD卡,格式化为FAT32格式,将petalinux编译生成的boot.scr、BOOT.BIN、image.ub和Vitis编译生成的openamp_echo.elf拷贝到SD卡中(petalinux编译生成文件位于images/linux目录),然后将SD查到开发板的SD0接口,再将开发板设置为SD启动即可,若串口配置正确此时便可通过串口看到启动信息。
  2. 在Linux根文件系统中创建/lib/firmware/目录,然后将vitis生成的固件拷贝到/lib/firmware目录中,然后启动核1的固件
#创建/lib/firmware/目录
mkdir -p /lib/firmware
#将vitis生成的固件拷贝到/lib/firmware目录中
cp /mnt/sd-mmcblk0p1/openamp_echo.elf /lib/firmware
#启动核1的固件
echo openamp_echo.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state
  1. 运行回环测试程序
#测试程序在跟文件系统的/usr/bin/目录中,所以可直接在命令行执行
echo_test

使用自定义RPMsg驱动进行echo测试

赛灵思官方的测试程序使用的是通用RPMsg驱动进行ceho测试的,此方案应用层代码比较繁琐(需要先利用通用驱动创建一个设备,然后在对设备进行读写操作),而且无法在内核层与核1进行交互,因此便编写了echo测试的Linux驱动,使用此驱动结合应用层的设备读写程序进行ceho测试。

把RPMsg驱动代码添加到petalinux工程中

  1. 在petalinux中创建内核模块
petalinux-create -t modules --name rpmsg-packet-driver --enable
  1. 编辑project-spec/meta-user/recipes-modules/rpmsg-packet-driver/files/rpmsg-packet-driver.c文件
gedit project-spec/meta-user/recipes-modules/rpmsg-packet-driver/files/rpmsg-packet-driver.c

文件内容如下:

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/rpmsg.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/kthread.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/atomic.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/idr.h>

#define RPMSG_BUFFER_SIZE		496
#define RPMSG_DEV_MAX_MINORS	5

#define cdev_to_eptdev(i_cdev) container_of(i_cdev, struct _rpmsg_eptdev, cdev)

struct _rpmsg_eptdev {
	struct cdev cdev;
	struct rpmsg_device *rpdev;
	struct rpmsg_endpoint *ept;
	struct mutex mutex_lock;
	bool open_flag;
	struct sk_buff_head read_skb_queue;
	wait_queue_head_t read_wait_queue;
	uint8_t write_buffer[RPMSG_BUFFER_SIZE];
};

static struct class *rpmsg_class;
static dev_t rpmsg_dev_major;
static DEFINE_IDA(rpmsg_minor_ida);

static int rpmsg_dev_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	struct sk_buff *skb;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = cdev_to_eptdev(inode->i_cdev);

	//设置文件描述符私有数据
	filp->private_data = rpmsg_eptdev;

	//获取互斥锁
	mutex_lock(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);

	//检查打开状态,若已经打开则退出并返回EBUSY
	if(rpmsg_eptdev->open_flag)
	{
		mutex_unlock(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);
		printk("device busy\r\n");
		return -EBUSY;
	}

	//复位队列
	while(!skb_queue_empty(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue))
	{
		skb = skb_dequeue(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue);
		if(!skb)
			break;
		kfree_skb(skb);
	}

	//设置为打开状态
	rpmsg_eptdev->open_flag = true;

	//释放互斥锁
	mutex_unlock(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);

	return 0;
}


static int rpmsg_dev_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	struct sk_buff *skb;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = filp->private_data;

	//获取互斥锁
	mutex_lock(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);
	
	//设置为关闭状态
	rpmsg_eptdev->open_flag = false;

	//复位队列
	while(!skb_queue_empty(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue))
	{
		skb = skb_dequeue(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue);
		if(!skb)
			break;
		kfree_skb(skb);
	}

	//释放互斥锁
	mutex_unlock(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);

	return 0;
}

static ssize_t rpmsg_driver_write(struct file *filp, const char __user *ubuff, size_t len, loff_t *p_off)
{
	int result;
	unsigned long copy_len;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = filp->private_data;
	
	//暂时将数据拷贝到内核空间
	copy_len = (len < RPMSG_BUFFER_SIZE) ? len : RPMSG_BUFFER_SIZE;
	if(copy_from_user(rpmsg_eptdev->write_buffer, ubuff, copy_len))
	{
		printk("copy from user failed\r\n");
		return -EFAULT;
	}

	//进行发送
	if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
		result = rpmsg_trysend(rpmsg_eptdev->ept, rpmsg_eptdev->write_buffer, copy_len);
	else
		result = rpmsg_send(rpmsg_eptdev->ept, rpmsg_eptdev->write_buffer, copy_len);
	
	return (result < 0) ? result : copy_len;
}

static ssize_t rpmsg_driver_read(struct file *filp, char __user *ubuff, size_t len, loff_t *pos)
{
	int copy_len;
	struct sk_buff *skb;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = filp->private_data;
	
	//检查队里是否有数据
	if(skb_queue_empty(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue))
	{
		//以非阻塞式打开
		if(filp->f_flags & O_NONBLOCK)
			return -EAGAIN;

		//等待有数据可读
		if(wait_event_interruptible(rpmsg_eptdev->read_wait_queue, !skb_queue_empty(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue)))
			return -ERESTARTSYS;
	}

	//从队列中取出一个sk_buff
	skb = skb_dequeue(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue);
	//检查是否成功取到sk_buff
	if(!skb) 
	{
		printk("Read failed, RPMsg queue is empty.\n");
		return -EAGAIN;
	}

	//将数据拷贝到应用层
	copy_len = min_t(size_t, len, skb->len);
	if(copy_to_user(ubuff, skb->data, copy_len))
	{
		printk("Failed to copy data to user.\n");
		kfree_skb(skb);
		return -EFAULT;
	}

	//释放sk_buff
	kfree_skb(skb);
	
	return copy_len;
}

static long rpmsg_driver_ioctl(struct file *p_file, unsigned int cmd, unsigned long arg)
{
	/* No ioctl supported a the moment */
	return -EINVAL;
}

static unsigned int rpmsg_driver_poll(struct file *filp, poll_table *wait)
{
	unsigned int mask = 0;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = filp->private_data;

	poll_wait(filp, &rpmsg_eptdev->read_wait_queue, wait);

	//获取队列状态
	if (!skb_queue_empty(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue))
		mask |= POLLIN | POLLRDNORM;

	return mask;
}

//操作函数
static struct file_operations rpmsg_driver_fops = {
	.owner = THIS_MODULE,
	.open = rpmsg_dev_open,
	.release = rpmsg_dev_release,
	.write = rpmsg_driver_write,
	.read = rpmsg_driver_read,
	.unlocked_ioctl = rpmsg_driver_ioctl,
	.poll = rpmsg_driver_poll,
};

static int _rpmsg_drv_cb(struct rpmsg_device *rpdev, void *data, int len, void *priv, u32 src)
{
	struct sk_buff *skb;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = dev_get_drvdata(&rpdev->dev);;

	if(rpmsg_eptdev->open_flag && (skb_queue_len(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue) < 8))
	{
		//分配sk_buff
		skb = alloc_skb(len, GFP_ATOMIC);
		if (!skb)
			return -ENOMEM;
		
		//将数据拷贝到sk_buff
		memcpy(skb_put(skb, len), data, len);
		
		//将sk_buff放入队列
		skb_queue_tail(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue, skb);

		//唤醒读线程
		wake_up_interruptible(&rpmsg_eptdev->read_wait_queue);
	}
	
	return 0;
}

static int _rpmsg_drv_probe(struct rpmsg_device *rpdev)
{
	int result;
	int device_id;
	dev_t devt;
	struct device *device;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev;
	char device_name[128];
	
	printk("rpmsg_packet_probe\r\n");

	//分配设备句柄
 	rpmsg_eptdev = devm_kzalloc(&rpdev->dev, sizeof(struct _rpmsg_eptdev), GFP_KERNEL);
	if(!rpmsg_eptdev)
	{
		printk("alloc _rpmsg_eptdev failed\r\n");
		result = -ENOMEM;
		goto error0;
	}

	//初始化互斥锁,用于保护打开核关闭过程
	mutex_init(&rpmsg_eptdev->mutex_lock);
	//默认为关闭状态
	rpmsg_eptdev->open_flag = false;
	//初始化sk_buff_head
	skb_queue_head_init(&rpmsg_eptdev->read_skb_queue);
	//初始化read_wait_queue
	init_waitqueue_head(&rpmsg_eptdev->read_wait_queue);
	
	//绑定rpmsg驱动和rpmsg端点
	rpmsg_eptdev->rpdev = rpdev;
	rpmsg_eptdev->ept = rpdev->ept;

	//分配一个ID
	device_id = ida_simple_get(&rpmsg_minor_ida, 0, RPMSG_DEV_MAX_MINORS, GFP_KERNEL);
	if(device_id < 0)
	{
		printk("Not able to get minor id for rpmsg device.\n");
		goto error0;
	}
	//合成设备号
	devt = MKDEV(MAJOR(rpmsg_dev_major), device_id);
	
	//初始化CDEV对象
	cdev_init(&rpmsg_eptdev->cdev, &rpmsg_driver_fops);
	rpmsg_eptdev->cdev.owner = THIS_MODULE;
	//向系统添加CDEV对象
	result = cdev_add(&rpmsg_eptdev->cdev, devt, 1);
	if(result < 0)
	{
		printk("add cdev failed\r\n");
		goto error1;
	}
	
	//合成设备名称
	snprintf(device_name, sizeof(device_name), "rpmsg_packet%d", rpdev->dst);
	printk("device major %d, device minor %d, device file name = %s\r\n", MAJOR(devt), MINOR(devt), device_name);
	//创建设备文件,将ID作为此设备的次设备号
	device = device_create(rpmsg_class, NULL, devt, NULL, device_name);
	if(IS_ERR(device))
	{
		printk("device create failed");
		result = PTR_ERR(device);
		goto error2;
	}

	//发送一次数据,使对方得到端点地址
	rpmsg_send(rpmsg_eptdev->ept, device_name, (sizeof(device_name) > RPMSG_BUFFER_SIZE) ? RPMSG_BUFFER_SIZE : sizeof(device_name));
	
	//设置rpmsg_device私有数据
	dev_set_drvdata(&rpdev->dev, rpmsg_eptdev);

	return 0;

error2:
	cdev_del(&rpmsg_eptdev->cdev);
error1:
	ida_simple_remove(&rpmsg_minor_ida, device_id);
error0:
	return result;
}

static void _rpmsg_drv_remove(struct rpmsg_device *rpdev)
{
	dev_t devt;
	struct _rpmsg_eptdev *rpmsg_eptdev = dev_get_drvdata(&rpdev->dev);
	
	printk("rpmsg_packet_remove\r\n");

	if(!rpmsg_eptdev)
		return;

	//获取设备号
	devt = rpmsg_eptdev->cdev.dev;
	
	//删除设备文件
	device_destroy(rpmsg_class, devt);
	//删除cdev
	cdev_del(&rpmsg_eptdev->cdev);
	//释放ID
	ida_simple_remove(&rpmsg_minor_ida, MINOR(devt));
}

//匹配列表,与核1中rpmsg_create_ept函数的const char *name参数对应
static struct rpmsg_device_id rpmsg_id_table[] = {
	{ .name = "rpmsg-openamp-demo-channel" },
	{},
};

static struct rpmsg_driver rpmsg_user_dev_drv = {
	.drv.name = KBUILD_MODNAME,
	.drv.owner = THIS_MODULE,
	.id_table = rpmsg_id_table,
	.probe = _rpmsg_drv_probe,
	.remove = _rpmsg_drv_remove,
	.callback = _rpmsg_drv_cb,
};

static int __init _rpmsg_packet_init(void)
{
	int result;
	
	printk("_rpmsg_packet_init\r\n");

	//根据次设备号起始值动态分配并注册字符设备号
 	result = alloc_chrdev_region(&rpmsg_dev_major, 0, RPMSG_DEV_MAX_MINORS, "rpmsg_packet");
	if(result)
	{
		printk("alloc_chrdev_region failed: %d\n", result);
		goto unreg_region0;
	}

	//创建class对象
	rpmsg_class = class_create(THIS_MODULE, KBUILD_MODNAME);
	if(IS_ERR(rpmsg_class))
	{
		result = PTR_ERR(rpmsg_class);
		printk("class_create failed: %d\n", result);
		goto unreg_region1;
	}

	//注册rpmsg驱动
	result = register_rpmsg_driver(&rpmsg_user_dev_drv);
	if(result)
	{
		printk("register rpmsg driver failed: %d\n", result);
		goto unreg_region2;
	}

	return 0;
	
unreg_region2:
	class_destroy(rpmsg_class);
unreg_region1:
	unregister_chrdev_region(rpmsg_dev_major, RPMSG_DEV_MAX_MINORS);
unreg_region0:
	return result;
}

static void __exit _rpmsg_packet_deinit(void)
{
	printk("_rpmsg_packet_deinit\r\n");
	
	unregister_rpmsg_driver(&rpmsg_user_dev_drv);
	class_destroy(rpmsg_class);
	unregister_chrdev_region(rpmsg_dev_major, RPMSG_DEV_MAX_MINORS);
}

module_init(_rpmsg_packet_init);
module_exit(_rpmsg_packet_deinit);

MODULE_DESCRIPTION("rpmsg_packet_driver");
MODULE_LICENSE("GPL v2");

把回环测试程序添加到petalinux工程中

  1. 在petalinux中创建应用程序,用于测试RPMsg驱动
在这里插入代码片
  1. 编辑project-spec/meta-user/recipes-apps/openamp-echo/files/openamp-echo.c文件
gedit project-spec/meta-user/recipes-apps/openamp-echo/files/openamp-echo.c

文件内容如下:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <pthread.h>

static int amp_fd;

//openamp单次读写最大为496byte
static uint8_t rbuffer[496];
static uint8_t wbuffer[496];

static volatile ssize_t read_total = 0, write_total = 0;
static volatile int cnt = 0;

void *amp_thread(void *arg)
{
	int32_t result;
	ssize_t write_size, read_size;
	int32_t lenght = sizeof(rbuffer);
	int32_t magic = 0;

	while(1)
	{
		//填充数据
		magic++;
		for(int i=0; i<lenght; i++)
			wbuffer[i] = (uint8_t)(magic + i);

		//发送到CPU1
		result = write(amp_fd, wbuffer, lenght);
		if(result != lenght)
		{
			printf("linux write amp failed\r\n");
			continue;
		}
		write_size = result;
		write_total += write_size;

		//读取CPU1返回的数据
		memset(rbuffer, 0, lenght);
		for(read_size = 0; read_size < write_size; )
		{
			result = read(amp_fd, &rbuffer[read_size], lenght-read_size);
			if(result < 0)
				break;
			read_size += result;
		}
		if(read_size != lenght)
		{
			printf("linux read amp failed\r\n");
			continue;
		}
		read_total += read_size;

		//校验数据是否一致
		for(int i=0; i<lenght; i++)
		{
			if(wbuffer[i] != rbuffer[i])
			{
				printf("check out failed\r\n");
				break;
			}
		}

		cnt++;
	}
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	int err;
	pthread_t thread;
	char *rpmsg_dev="/dev/rpmsg0";

	if(argc > 1)
		rpmsg_dev = argv[1];

	printf("amp test\r\n");

	amp_fd = open(rpmsg_dev, O_RDWR);
	if(amp_fd < 0)
	{
		perror("error");
		return -1;
	}

	err = pthread_create(&thread, NULL, amp_thread, NULL);
	if(err != 0)
	{
		printf("create thread failed, error code %d\r\n", err);
		return -1;
	}
	err = pthread_detach(thread);
	if(err != 0)
	{
		printf("thread detach failed, error code %d\r\n", err);
		return -1;
	}

	while(1)
	{
		sleep(1);
		printf("read speed = %fMB/s\r\n", read_total/1.0f/1024.0f/1024.0f);
		read_total = 0;
		printf("write speed = %fMB/s\r\n", write_total/1.0f/1024.0f/1024.0f);
		write_total = 0;
		printf("echo count = %d\r\n", cnt);
		cnt = 0;
	}
}
  1. 编辑project-spec/meta-user/recipes-apps/openamp-echo/files/Makefile文件
gedit project-spec/meta-user/recipes-apps/openamp-echo/files/Makefile

文件内容如下:

APP = openamp-echo

# Add any other object files to this list below
APP_OBJS = openamp-echo.o

all: build

build: $(APP)

$(APP): $(APP_OBJS)
	$(CC) -o $@ $(APP_OBJS) $(LDFLAGS) $(LDLIBS)  -l pthread
clean:
	rm -f $(APP) *.o

编译测试

  1. 编译petalinux工程
#进行一次全编译
petalinux-build
  1. 打包 BOO.BIN
petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force
  1. 找一张SD卡,格式化为FAT32格式,将petalinux编译生成的boot.scr、BOOT.BIN、image.ub和Vitis编译生成的openamp_echo.elf拷贝到SD卡中(petalinux编译生成文件位于images/linux目录),然后将SD查到开发板的SD0接口,再将开发板设置为SD启动即可,若串口配置正确此时便可通过串口看到启动信息
  2. 加载rpms驱动
#驱动程序在编译时自动打包到根文件系统的/lib/modules/5.4.0-xilinx-v2020.2/extra/目录中,提供modprobe目录即可完成加载
modprobe rpmsg-packet-driver.ko
  1. 在Linux根文件系统中创建/lib/firmware/目录,然后将vitis生成的固件拷贝到/lib/firmware目录中,然后启动核1的固件
#创建/lib/firmware/目录
mkdir -p /lib/firmware
#将vitis生成的固件拷贝到/lib/firmware目录中
cp /mnt/sd-mmcblk0p1/openamp_echo.elf /lib/firmware
#启动核1的固件
echo openamp_echo.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state
  1. 运行回环测试程序
#测试程序在编译时自动打包到跟文件系统的/usr/bin/目录中,所以可直接在命令行执行
openamp-echo /dev/rpmsg_packet0 

双核AMP模式下的cache问题

增加-DUSE_AMP=1编译选项后调用Xil_DCacheFlushRange函数时只会操作L1 cache,而不会对L2 cache进行操作,这可能会导致DMA之类的外设传输数据不正确,此时可以对ps7_cortexa9_1/freertos10_xilinx_ps7_cortexa9_1/libsrc/standalone_v7_3/src/xil_cache.c文件进行如下修改:

  1. 修改Xil_DCacheFlushRange函数,使能对L2的操作
void Xil_DCacheFlushRange(INTPTR adr, u32 len)
{
	u32 LocalAddr = adr;
	const u32 cacheline = 32U;
	u32 end;
	u32 currmask;
	volatile u32 *L2CCOffset = (volatile u32 *)(XPS_L2CC_BASEADDR +
				    XPS_L2CC_CACHE_INV_CLN_PA_OFFSET);

	currmask = mfcpsr();
	mtcpsr(currmask | IRQ_FIQ_MASK);

	if (len != 0U) {
		/* Back the starting address up to the start of a cache line
		 * perform cache operations until adr+len
		 */
		end = LocalAddr + len;
		LocalAddr &= ~(cacheline - 1U);

		while (LocalAddr < end) {

	/* Flush L1 Data cache line */
#if defined (__GNUC__) || defined (__ICCARM__)
			asm_cp15_clean_inval_dc_line_mva_poc(LocalAddr);
#else
			{ volatile register u32 Reg
				__asm(XREG_CP15_CLEAN_INVAL_DC_LINE_MVA_POC);
			  Reg = LocalAddr; }
#endif
//#ifndef USE_AMP
			/* Flush L2 cache line */
			*L2CCOffset = LocalAddr;
			Xil_L2CacheSync();
//#endif
			LocalAddr += cacheline;
		}
	}
	dsb();
	mtcpsr(currmask);
}
  1. 使能Xil_L2CacheSync函数,将147行的#endif复制到127行
    在这里插入图片描述
    提示
    重新生成platfrom时会覆盖修改内容,为避免重复修改可以对安装路径下的对于文件进行相同修改,文件路径位于Vitis\2020.2\data\embeddedsw\lib\bsp\standalone_v7_3\src\arm\cortexa9\xil_cache.c。

双核AMP模式下的外设中断问题

对于共享中断xscugic驱动默认将其映射到核0,这会导致核1无法收到相应中断,而核0收到了自己不需要的中断,针对此问题可以在使能中断前调用XScuGic_InterruptMaptoCpu函数将中断映射到核1。

FreeRTOS使用浮点运算问题

任务中的浮点运算

ZYNQ的FreeRTOS默认任务切换过程中不保护浮点运算器的寄存器,若此时任务使用了浮点运算则可能会导致浮点运算出错,此时可以采用如下两种办法进行处理:

  1. 在需要使用浮点的任务中调用vPortTaskUsesFPU函数,设置任务的浮点寄存器保护标志
  2. 修改platfrom的浮点使用标志,将其修改为2(默认是1)
    在这里插入图片描述

中断中的浮点运算

在发生中断后FreeRTOS对通用寄存器进行保护后便去调用C语言实现vApplicationIRQHandler函数,直接进入用户中断处理函数,若此时在中断中进行了浮点运算可能会出现浮点运算结果不正确,此时可以对ps7_cortexa9_1/freertos10_xilinx_ps7_cortexa9_1/libsrc/freertos10_xilinx_v1_7/src/portZynq7000.c文件的第129行进行修改,将vApplicationIRQHandler函数的名称修改为vApplicationFPUSafeIRQHandlerConst,这样在汇编中采用若定义实现的vApplicationIRQHandler就会生效,而vApplicationIRQHandler函数对浮点寄存器进行了保护核恢复,从而解决了中断不能使用浮点运算的问题。
在这里插入图片描述
提示
重新生成platfrom时会覆盖修改内容,为避免重复修改可以对安装路径下的对于文件进行相同修改,文件路径位于Vitis\2020.2\data\embeddedsw\ThirdParty\bsp\freertos10_xilinx_v1_7\src\Source\portable\GCC\ARM_CA9\portZynq7000.c。

### TDA4 处理器上基于 RPMsg 的核间通信 RPMsg 是一种轻量级的消息传递协议,用于异构多核系统中的远程处理器之间的高效通信。对于 TDA4 这样的复杂 SoC 而言,RPMsg 提供了一种标准化的方式来进行不同处理核心间的交互。 在 TDA4 中实现 RPMsg 需要几个关键组件: - **设备树配置**:为了使能 RPMsg 功能,在设备树源文件(DTS)中定义相应的节点是非常重要的[^1]。这通常涉及到指定内存区域、中断线路和其他硬件资源分配给 RPMsg 使用。 - **驱动程序支持**:Linux 内核提供了对 RPMsg 协议的支持,通过 `CONFIG_RELAY` 和其他相关选项可以启用必要的功能模块。这些模块负责初始化物理层连接并提供应用程序接口来发送接收消息。 - **用户空间 API**:一旦底层基础设施建立完成,开发者就可以利用标准 POSIX socket 或者专门设计的应用编程接口(APIs),如 OpenAMP 库,在用户态编写跨核通讯逻辑。 下面是一个简单的 Python 示例展示如何使用 PyOpenAMP 来设置基本的 RPMsg 客户端: ```python from openamp import RpmsgEndpoint, Message def main(): endpoint = RpmsgEndpoint("/dev/rpmsg_chrdev", "rpmsg-client-channel") message = Message() message.set_payload(b'Hello from user space!') while True: try: # 发送消息到远端处理器 endpoint.send(message) # 接收来自远端处理器回复的数据包 response = endpoint.recv() print(f"Received reply: {response.get_payload().decode('utf8')}") except KeyboardInterrupt: break if __name__ == "__main__": main() ``` 此代码片段展示了怎样创建一个 RPMsg 终端实例并与之交互。需要注意的是实际部署时可能还需要额外考虑错误处理机制和服务发现过程等问题。
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