ZYNQ 基于OCM实现AMP双核petalinux开发流程

本文详细介绍了在Windows 64位环境下,基于ZYNQ的AMP(非对称多进程)模式开发流程。内容涵盖Vivado工程创建、Petalinux系统配置、双Linux系统、CPU启动、SDK应用开发以及SD卡下载文件的生成。通过Vivado和Petalinux工具,分别创建了CPU0的softUart应用和CPU1的app_cpu1裸机程序,并指导如何构建和配置工程以实现FPGA中断通信。

一,基本开发流程

1,软件平台:Windows 64位环境下,Vivado 2017.04版本+SDK 2017.04版本,Linux环境下(Ubuntu 16.04),Petalinux 2017.04版本,ZYNQ7z10clg400-1

2,AMP模式:从软件的角度来看,多核处理器的运行模式有三种:

(1)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。

(2)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。

(3)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 。

在配置 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC 的 OCM(On-Chip Memory)地址分配和双核 ARM Cortex-A53 的使用时,需要结合其系统架构和电源管理单元(PMU)提供的控制机制进行详细规划。以下是对相关配置的指南和说明: ### OCM 地址分配 Zynq UltraScale+ MPSoC 中的 OCM 是一种低延迟、高带宽的嵌入式存储器,通常用于关键任务或实时处理。OCM 被划分为多个块,每个块可以配置为特定的地址范围,并支持多个主设备访问。 OCM 的地址空间通常位于 `0xFFE00000` 到 `0xFFE3FFFF` 之间,每个 64KB 块可以独立配置。例如,OCM_BLK0 默认映射到 `0xFFE00000`,OCM_BLK1 映射到 `0xFFE08000`,依此类推。这些地址可以通过 AXI 互连由 APU(Cortex-A53 集群)、RPU(Cortex-R5)或其他 PL 逻辑访问 [^5]。 在软件配置中,开发者可以通过访问 SLCR(System Level Control Register)或 PMU 相关寄存器来修改 OCM 的地址映射和访问权限。例如,使用 Xilinx 提供的 SDK 或 PetaLinux 工具链,可以通过设备树(Device Tree)配置 OCM 的地址空间分配。 ### 双核 ARM Cortex-A53 配置 Zynq UltraScale+ MPSoC 的 APU 包含四个 Cortex-A53 核心,支持多核对称处理(SMP)和非对称处理(AMP)模式。若仅使用双核,可以通过以下方式进行配置: 1. **启动配置**:在启动阶段,通常由 PMU 控制核心的唤醒。默认情况下,所有四个 A53 核心都会被启动,但可以通过修改启动代码或设备树来禁用部分核心。例如,在 Linux 内核中,可以通过 `cpu-mask` 或 `bootargs` 参数限制启动的核心数量。 2. **操作系统支持**:在 SMP 模式下,Linux 内核自动管理多个核心的调度和资源分配。若使用 AMP 模式,则需手动分配任务到不同核心,并确保内存一致性。Xilinx 提供的 OpenAMP 框架可用于实现 AMP 模式下的核心间通信 [^2]。 3. **电源管理**:PMU 负责管理每个核心的电源状态。通过设置 PMU 寄存器,可以单独控制每个核心的电源域(如关闭未使用的两个核心),从而降低功耗。例如,通过 `PMU_IPI` 接口发送命令,控制 APU_Cores[3:0] 的电源状态 。 ### 示例配置代码(设备树片段) 以下是一个简化的设备树配置示例,展示如何限制启动的核心数量为两个: ```dts cpu@0 { device_type = "cpu"; compatible = "arm,cortex-a53"; reg = <0x0>; }; cpu@1 { device_type = "cpu"; compatible = "arm,cortex-a53"; reg = <0x1>; }; /* 禁用 cpu@2 和 cpu@3 */ ``` 在 U-Boot 或 Linux 内核的启动参数中,也可以添加 `maxcpus=2` 来限制启动的核心数。 ### 核心间通信 在双核模式下,核心间通信(IPC)是关键问题。Zynq UltraScale+ MPSoC 提供了 IPI(Inter-Processor Interrupt)机制和共享内存机制(如 OCM 或 DDR),用于实现高效的多核协同工作。通过 Xilinx 提供的 `libmetal` 和 `OpenAMP` 库,可以简化 IPC 的实现 [^4]。 ---
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