“非對(duì)稱AMP”雙系統(tǒng)是什么

AMP(Asymmetric Multi-Processing)，即非對(duì)稱多處理架構(gòu)。“非對(duì)稱AMP”雙系統(tǒng)是指多個(gè)核心相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)或裸機(jī)應(yīng)用程序，如Linux + RTOS/裸機(jī)，但需一個(gè)主核心來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)以及其它從核心。每個(gè)處理器核心相互隔離，擁有屬于自己的內(nèi)存，既可各自獨(dú)立運(yùn)行不同的任務(wù)，又可多個(gè)核心之間進(jìn)行核間通信。

圖 1 FMQL20SM AMP異構(gòu)多核框架示意圖

“非對(duì)稱 AMP” 對(duì)工業(yè)的重大意義

更強(qiáng)“系統(tǒng)實(shí)時(shí)性”

在工業(yè)自動(dòng)化控制的復(fù)雜場(chǎng)景中，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求極高。非對(duì)稱AMP架構(gòu)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠運(yùn)用固定的核心來(lái)處理實(shí)時(shí)任務(wù)，很好兼顧復(fù)雜功能與實(shí)時(shí)性需求。AMP架構(gòu)全面提升了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、執(zhí)行效率、計(jì)算能力以及響應(yīng)速度，讓工業(yè)生產(chǎn)更加精準(zhǔn)、高效。

更高“系統(tǒng)穩(wěn)定性”

非對(duì)稱AMP架構(gòu)在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)卓越。無(wú)需多個(gè)分立CPU之間頻繁交互數(shù)據(jù)，每個(gè)處理器核心擁有屬于自己的內(nèi)存，核心之間互不干擾。開發(fā)者可靈活分配任務(wù)或指定核心間通信，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效減少崩潰風(fēng)險(xiǎn)，全方位保障數(shù)據(jù)的完整性。

更低“系統(tǒng)硬件成本”

成本控制一直是工業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。非對(duì)稱AMP架構(gòu)通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部通信，僅需一套硬件電路即可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，顯著降低系統(tǒng)硬件成本。其各核心能運(yùn)行不同操作系統(tǒng)，并行處理多個(gè)任務(wù)，無(wú)需額外硬件支持，真正做到了高效且經(jīng)濟(jì)。相比之下，采用分立CPU方案則需要兩套硬件電路(CPU/ROM/RAM/PMIC)，系統(tǒng)硬件成本成倍增加。

圖 2

“非對(duì)稱AMP”雙系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)其性能和功能的要求日益提高，非對(duì)稱AMP架構(gòu)如今已成為一種新選擇，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，如電力DTU、數(shù)據(jù)采集器、繼電保護(hù)設(shè)備、運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)控一體控制器等。

圖 3

FMQL20S400M 非對(duì)稱AMP開發(fā)案例

接下來(lái)，為大家詳細(xì)介紹基于FMQL20S400M異構(gòu)多核SoC處理器PS端的AMP通信案例，適用開發(fā)環(huán)境如下。

Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發(fā)環(huán)境：Ubuntu 16.04.5 64bit

虛擬機(jī)：VMware16.2.5

PL端開發(fā)環(huán)境：Procise 2023.1

LinuxSDK：FMQL-Linux-SDK-Prj-20230801

U-Boot：U-Boot-2018.07

Kernel：Linux-4.14.55

硬件平臺(tái)：創(chuàng)龍科技TLFM20S-EVM工業(yè)評(píng)估板

為了簡(jiǎn)化描述，本文僅摘錄部分方案功能描述與測(cè)試結(jié)果。

基于Linux啟動(dòng)AMP裸機(jī)程序

案例功能

本案例主要實(shí)現(xiàn)如下的功能：

（1）配置CPU0、CPU1、CPU2運(yùn)行Linux系統(tǒng)，配置CPU3運(yùn)行裸機(jī)程序。

（2）運(yùn)行Linux系統(tǒng)的CPU核功能為：初始化系統(tǒng)；控制運(yùn)行裸機(jī)程序的CPU核啟動(dòng)；與運(yùn)行裸機(jī)程序的CPU核通信，控制LED亮滅。

（3）運(yùn)行裸機(jī)程序的CPU核功能為：與Linux系統(tǒng)通信；接收Linux系統(tǒng)的控制命令，并根據(jù)命令控制LED亮滅。

案例演示

首先，請(qǐng)將案例的可執(zhí)行程序拷貝至評(píng)估板文件系統(tǒng)任意目錄下，參考產(chǎn)品資料進(jìn)行環(huán)境配置，完成后，執(zhí)行以下命令，加載裸機(jī)程序至PS端DDR地址0x19000000。

備注：我司提供的Linux系統(tǒng)已在PS端DDR內(nèi)存中分配AMP裸機(jī)程序的內(nèi)存空間，地址范圍為0x1900 0000 ~ 0x19FF FFFF，容量為16MByte。

Target# ./filetomem ./amp_led_ctrl.bin 0x19000000

圖 4

執(zhí)行如下命令，設(shè)置CPU3核運(yùn)行裸機(jī)程序。

Target# ./amp 3 0x19000000

圖 5

執(zhí)行如下命令，運(yùn)行Linux端AMP應(yīng)用程序，點(diǎn)亮或熄滅評(píng)估底板PS端LED1。

Target# ./led 1 on

Target# ./led 1 off

圖 6

基于U-Boot啟動(dòng)AMP裸機(jī)程序

案例功能

本案例主要實(shí)現(xiàn)如下的功能：

（1）CPU0啟動(dòng)U-Boot，基于U-Boot配置CPU1/CPU2/CPU3其中一個(gè)核心運(yùn)行裸機(jī)程序。

（2）CPU0功能為：初始化系統(tǒng)，控制運(yùn)行裸機(jī)程序的CPU核啟動(dòng)。

（3）運(yùn)行裸機(jī)程序的CPU核功能為：控制LED亮滅。

案例演示

首先，請(qǐng)將Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡通過(guò)讀卡器插至PC機(jī)USB端口，并將案例的amp_led_flash.bin文件拷貝至Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡BOOT分區(qū)（FAT32格式）。

圖 7

然后，在插入Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡后，啟動(dòng)評(píng)估板，進(jìn)入U(xiǎn)-Boot命令行，執(zhí)行如下命令。加載Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡中的裸機(jī)程序至DDR地址0x19000000，并設(shè)置CPU3運(yùn)行裸機(jī)程序。

U-Boot> dcache off

U-Boot> fatload mmc 0 0x19000000 /amp_led_flash.bin

U-Boot> bootamp 3 0x19000000

圖 8

程序運(yùn)行后，您就能看到評(píng)估底板PS端LED1每隔0.5s閃爍，是不是很神奇？

如果各位工程師想要了解更多 FMQL20SM 相關(guān)的案例演示，可以通過(guò)公眾號(hào)（Tronlong創(chuàng)龍科技）查看，快來(lái)探索吧！

審核編輯 黃宇