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E907
E907 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/rpmsg13
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。
