嵌入式工程师进阶，基于AM64x开发板的IPC多核开发案例分享
前 言
本文档主要说明AM64x基于IPC的多核开发方法。默认使用AM6442进行测试演示，AM6412测试步骤与之类似。
适用开发环境如下：
Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
虚拟机：VMware15.5.5
Linux开发环境：Ubuntu 18.04.4 64bit
Linux Processor SDK：ti-processor-sdk-linux-rt-am64xx-evm-08.01.00.39
U-Boot：U-Boot-2021.01
CCS版本：CCS11.2.0
MCU+ SDK：mcu_plus_sdk_am64x_08_03_00_18
SysConfig：sysconfig-1.12.1_2446
GCC AARCH64 Compiler：gcc-arm-9.2-2019.12-mingw-w64-i686-aarch64-none-elf
本文测试板卡为创龙科技SOM-TL64x核心板，它是一款基于TI Sitara系列AM64x双核ARM Cortex-A53 + 单/四核Cortex-R5F + 单核Cortex-M4F设计的多核工业级核心板，通过工业级B2B连接器引出5x TSN Ethernet、9x UART、2x CAN-FD、GPMC、PCIe/USB 3.1等接口。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。
用户使用核心板进行二次开发时，仅需专注上层运用，降低了开发难度和时间成本，可快速进行产品方案评估与技术预研。
AM64x是SOC多核处理器，一般情况下，Cortex-A53核心运行Linux系统，Cortex-R5F/Cortex-M4F核心运行Baremetal（裸机）或RTOS（FreeRTOS等）。
ARM基于Linux的remoteproc/rpmsg驱动程序，可以实现Linux内核与运行RTOS的从处理器上的IPC驱动程序通信，具体框图如下图所示。
图 1
IPC多核开发案例位于“4-软件资料\Demo\RTOS-demos\”目录下，案例project目录存放工程源码，bin目录存放可执行程序文件。
表 1
|
案例 |
目录 |
说明 |
|
ipc_rpmsg_echo_linux |
bin |
可执行程序 |
|
project |
工程源码 |
ipc_rpmsg_echo_linux案例
案例说明
案例功能：基于RP Message的API实现Cortex-A53与Cortex-R5F核间通信，以及Cortex-A53与Cortex-M4F核间通信。
程序框图如下图所示。
图 2 程序框图
RTOS工程创建了两个RPMsg端点，其中一个端点与Linux内核交换消息，另外一个端点用于与Linux用户空间、裸机或RTOS交换消息。
图 3
案例测试
环境搭建
请将案例bin目录下的am64-main-r5f0_0-fw、am64-main-r5f0_1-fw、am64-main-r5f1_0-fw、am64-main-r5f1_1-fw、am64-mcu-m4f0_0-fw可执行程序拷贝至评估板文件系统任意目录下。
图 4
进入评估板文件系统，执行如下命令，删除原来的软链接。
Target# rm /lib/firmware/am64-main-r5f0_0-fw
Target# rm /lib/firmware/am64-main-r5f0_1-fw
Target# rm /lib/firmware/am64-main-r5f1_0-fw
Target# rm /lib/firmware/am64-main-r5f1_1-fw
Target# rm /lib/firmware/am64-mcu-m4f0_0-fw
图 5
执行如下命令，创建新的软链接。
Target# ln -sf /home/root/am64-main-r5f0_0-fw /lib/firmware/am64-main-r5f0_0-fw
Target# ln -sf /home/root/am64-main-r5f0_1-fw /lib/firmware/am64-main-r5f0_1-fw
Target# ln -sf /home/root/am64-main-r5f1_0-fw /lib/firmware/am64-main-r5f1_0-fw
Target# ln -sf /home/root/am64-main-r5f1_1-fw /lib/firmware/am64-main-r5f1_1-fw
Target# ln -sf /home/root/am64-mcu-m4f0_0-fw /lib/firmware/am64-mcu-m4f0_0-fw
图 6
请将评估板重启，在系统启动过程中，Cortex-R5F、Cortex-M4F核心将会引导启动。在评估板文件系统执行如下命令，查询Cortex-R5F、Cortex-M4F核心与remoteproc关系。
Target# head /sys/class/remoteproc/remoteproc*/name
图 7
Cortex-R5F、Cortex-M4F核心与remoteproc关系如下表所示。AM6412包含1个Cortex-R5F核心：r5fss0_0；AM6442包含4个Cortex-R5F核心分别为：r5fss0_0、r5fss0_1、r5fss1_0、r5fss1_1。
表 2
|
CPU核心 |
remoteproc |
|
m4fss0_0 |
remoteproc0 |
|
r5fss0_0 |
remoteproc1 |
|
r5fss0_1 |
remoteproc2 |
|
r5fss1_0 |
remoteproc3 |
|
r5fss1_0 |
remoteproc4 |
备注：核心与remoteproc对应关系，请以实际情况为准。
执行如下命令，可查看Cortex-M4F、Cortex-R5F核心程序运行日志。
Target# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc0/trace0
Target# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc1/trace0
Target# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc2/trace0
Target# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc3/trace0
Target# cat /sys/kernel/debug/remoteproc/remoteproc4/trace0
图 8
功能测试
本小节主要介绍如何基于RPMsg测试Cortex-A53与Cortex-M4F核间通信，以及Cortex-A53与Cortex-R5F核间通信。
- 基于Linux应用程序测试
本次测试使用TI官方提供的rpmsg_char_simple工具，我司提供的文件系统已移植该工具。
进入评估板文件系统执行如下命令，查看程序相关参数。
Target# rpmsg_char_simple -h
图 9
参数解析：
rproc_id：核心ID，默认是0；
num_msgs：发送的RPMsg数据包数量，默认是100；
rpmsg_dev_name：RPMsg驱动设备节点，默认为不使用；
remote_endpt：对端核心接收RPMsg的端点，默认为14。
Cortex-M4F核心、Cortex-R5F核心对应的ID，如下表所示。
表 3
|
核心 |
ID |
|
r5fss0_0 |
2 |
|
r5fss0_1 |
3 |
|
r5fss1_0 |
4 |
|
r5fss1_1 |
5 |
|
m4fss0_0 |
9 |
执行如下命令，Cortex-A53核心发送RPMsg数据包，Cortex-R5F核心(r5fss0_0)接收。
Target# rpmsg_char_simple -r 2 -n 10
图 10
执行如下命令，Cortex-A53核心发送RPMsg数据包，Cortex-R5F核心(r5fss0_1)接收。
Target# rpmsg_char_simple -r 3 -n 10
图 11
执行如下命令，Cortex-A53核心发送RPMsg数据包，Cortex-R5F核心(r5fss1_0)接收。
Target# rpmsg_char_simple -r 4 -n 10
图 12
执行如下命令，Cortex-A53核心发送RPMsg数据包，Cortex-R5F核心(r5fss1_1)接收。
Target# rpmsg_char_simple -r 5 -n 10
图 13
执行如下命令，Cortex-A53核心发送RPMsg数据包，Cortex-M4F核心(m4fss0_0)接收。
Target# rpmsg_char_simple -r 9 -n 10
图 14
- 基于Linux驱动程序测试
本次测试使用TI官方提供的rpmsg_client_sample驱动程序，我司提供的文件系统已移植该工具。
执行如下命令，查看各个核心对应的virtio ID。
Target# cd /sys/bus/virtio/drivers/virtio_rpmsg_bus
Target# ls virtio* -l
图 15
表 4
|
设备节点 |
核心 |
Virtio ID |
|
5000000.m4fss |
m4fss0_0 |
0 |
|
78000000.r5f |
r5fss0_0 |
1 |
|
78200000.r5f |
r5fss0_1 |
2 |
|
78400000.r5f |
r5fss1_0 |
3 |
|
78600000.r5f |
r5fss1_1 |
4 |
进入评估板文件系统执行如下命令，加载驱动，并设置RPMsg数据包数量为10。
Target# modprobe rpmsg_client_sample count=10 //count表示发送的RPMsg数据包数量。
图 16
执行如下命令查看驱动运行信息，打印"incoming msg x (src：0xd)"表示数据收发成功，即核间通信成功。
Target# dmesg | grep rpmsg_client_sample
图 17
案例编译
打开CCS11.2.0软件，依次点击菜单栏"Project -> Import CCS Projects..."，导入案例工程。
图 18
在弹出的如下界面，选中"ipc_rpmsg_echo_linux_am64x-evm_system_freertos"，并勾选"Automatically import referenced projects found in same search-directory"，然后点击Finish，导入Cortex-R5F核心与Cortex-M4F核心的全部工程。
图 19
在工程界面，右键选中ipc_rpmsg_echo_linux_am64x-evm_system_freertos，选择"Rebuild Project"，重新编译全部工程。
图 20
编译完成后，将会在各个核心对应工程的Debug目录下生成可执行程序。
图 21
关键代码
- 创建任务并调度任务运行。
图 22
- 等待Linux就绪。
图 23
- 创建两个接收RPMsg的任务：用于接收Linux内核、Linux用户空间、Cortex-R5F核心(r5fss0_0)的RPMsg。
图 24
- RPMsg接收任务。
图 25
