V85x E907 小核开发与使用
作者@柚木 鉉
原文：https://bbs.aw-ol.com/topic/3017/
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 0.5 TOPS（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芯片框图
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，具体可以参考芯片的Datasheet。
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。
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 4MBno-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0reg = <0x0 0x43040000 0x0 0x20000>;no-map;};vdev0vring1: vdev0vring1@0x43060000 { // 通讯使用的vring设备1reg = <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";reg = <0x0 0x03003000 0x0 0x1000>,<0x0 0x06020000 0x0 0x1000>;interrupts =0 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,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 4MBno-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0reg = <0x0 0x43040000 0x0 0x20000>;no-map;};vdev0vring1: vdev0vring1@0x43060000 { // 通讯使用的vring设备1reg = <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=0x43c00000CONFIG_DRAM_VIRTBASE=0x43c00000CONFIG_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。
1.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）
2.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
3.启动小核
调用 rproc->ops->start
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;}
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/firmwareecho 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。
原文链接：https://github.com/YuzukiHD/Yuzukilizard/tree/master/S2oftware/BSP/e907_rtos
同时，docker 镜像内也已包含此开发包，可以直接使用。
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）
it 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
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
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 DriverSoC 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 uart3Subsystem 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 failuart: irq for uart3 already enableduart: create mailbox fail
启动小核固件后就可以看到输出了
核心通讯
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/openecho 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
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/rpmsg0echo "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
eptdev_send 0 "E907 Message"eptdev_send 1 "E907 Message"
在 Linux 侧直接可以读取出来
cat /dev/rpmsg0cat /dev/rpmsg1
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 给节点即可
echo 0 > /sys/class/rpmsg/rpmsg_ctrl0/closeecho 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
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。
-End-
