AMP雙系統(tǒng)加持，賽昉科技加速RISC-V工業(yè)實(shí)時(shí)解決方案落地

RISC-V產(chǎn)業(yè)化，工業(yè)場(chǎng)景難以忽視。自昉·驚鴻-7110（JH-7110）芯片量產(chǎn)交付以來(lái)，賽昉科技積極推動(dòng)JH-7110在工業(yè)控制、防火墻、路由器、網(wǎng)關(guān)等工業(yè)場(chǎng)景的落地。JH-7110搭載64位四核RISC-V CPU，采用28nm工藝，工作頻率1.5GHz。JH-7110擁有極佳的PPA平衡，提供工業(yè)場(chǎng)景所需豐富接口，滿足工業(yè)寬溫要求，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可穩(wěn)定給客戶供貨。

根據(jù)賽昉科技的芯片落地經(jīng)驗(yàn)，在芯片規(guī)格達(dá)標(biāo)的前提下，不同的工業(yè)場(chǎng)景將催生出數(shù)量眾多的軟件需求，最終軟件的成熟度將決定芯片能否被廣泛應(yīng)用。賽昉科技在RISC-V軟件生態(tài)建設(shè)上貢獻(xiàn)頗多。

近期，為了應(yīng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化、電力互聯(lián)網(wǎng)等工業(yè)場(chǎng)景對(duì)實(shí)時(shí)性的需求，賽昉科技在芯片實(shí)時(shí)性系統(tǒng)適配上取得突破性進(jìn)展！JH-7110軟件系統(tǒng)迎來(lái)重磅升級(jí)，支持Linux+ RT-Thread的異構(gòu)AMP雙系統(tǒng)，為芯片帶來(lái)更強(qiáng)的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，加速RISC-V工業(yè)實(shí)時(shí)解決方案落地。

一. JH-7110運(yùn)行異構(gòu)AMP

AMP，即非對(duì)稱(chēng)多處理，是指多核處理器的每個(gè)核之間相互隔離，可以相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)或裸機(jī)應(yīng)用程序，例如此次的Linux + RT-Thread。這種運(yùn)行模式可提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)硬件成本，通常用于要求高度定制化、實(shí)時(shí)性和可靠性的工業(yè)領(lǐng)域。

1.降低系統(tǒng)硬件成本

為了解決Linux系統(tǒng)主控實(shí)時(shí)性不足的問(wèn)題，在傳統(tǒng)應(yīng)用中通常會(huì)采取外掛單片機(jī)的方式專(zhuān)門(mén)執(zhí)行高實(shí)時(shí)性的程序，而采用AMP系統(tǒng)可以舍棄掉外置的單片機(jī)。

JH-7110搭載四核RISC-V CPU，此次實(shí)現(xiàn)的異構(gòu)AMP使得3個(gè)CPU運(yùn)行Linux，1個(gè)CPU運(yùn)行RT-Thread RTOS，從而在開(kāi)發(fā)中無(wú)需額外搭建其他系統(tǒng)硬件設(shè)備支持，僅需一套硬件電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，大大降低了系統(tǒng)硬件成本。

2.提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性

在RTOS的CPU運(yùn)行實(shí)時(shí)的進(jìn)程中，把部分實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行在RTOS中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)通過(guò)共享內(nèi)存方式發(fā)回到Linux上，Linux端可以運(yùn)行各種非實(shí)時(shí)的應(yīng)用程序。這種方式既能保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，又能保證在Linux上的應(yīng)用進(jìn)程不受影響。

隨著工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性能的高要求，RTOS的需求正不斷增加。近期，Linux Kernel v6.6的PREEMPT_RT補(bǔ)丁也已正式支持RISC-V架構(gòu)。此外，賽昉科技已成功將JH-7110的大部分驅(qū)動(dòng)代碼合入v6.6的主線。

二. AMP雙系統(tǒng)（Linux + RT-Thread）示例

目前賽昉科技已展示在新一代SoC平臺(tái)昉·驚鴻-7110（JH-7110）上運(yùn)行異構(gòu)AMP雙系統(tǒng)（Linux + RT-Thread）的演示示例。

1.核間通信方式

兩核通信使用標(biāo)準(zhǔn)的virtio-base的RPMsg（Remote Processor Messaging）協(xié)議，它定義了異構(gòu)多核處理系統(tǒng)AMP中核與核之間進(jìn)行通信時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制接口。

Linux：在Linux內(nèi)核代碼中，RPMsg的代碼主要位于drivers/rpmsg/下，相關(guān)的代碼如下：

driver/rpmsg/virtio_rpmsg_bus.cdrivers/rpmsg/virtio_rpmsg_starfive.c

RT-Thread：使用開(kāi)源的rpmsg-lite代碼，也是開(kāi)源的virtio-base的RPMsg代碼，能夠按照協(xié)議和Linux收發(fā)數(shù)據(jù)。核間的IPI中斷和共享內(nèi)存配合能實(shí)現(xiàn)異構(gòu)核間的數(shù)據(jù)傳輸。RT-Thread代碼路徑如下：

bsp/starfive/jh7110/driver/rpmsg_lite

2.編譯&運(yùn)行

（1）連接Linux和RTOS的調(diào)試串口（https://doc.rvspace.org/VisionFive2/Application_Notes/RT-Thread/VisionFive_2/RT_Thread/debug_serial.html），串口的波特率均設(shè)置為115,200。

（2）將編譯（https://doc.rvspace.org/VisionFive2/Application_Notes/RT-Thread/VisionFive_2/RT_Thread/configuration.html)出來(lái)的u-boot-spl.bin.normal.out和visionfive2_fw_payload.img文件刷寫(xiě)到SPI NOR FLASH上。

（3）上電啟動(dòng)：RT-Thread啟動(dòng)很快，并且運(yùn)行rpmsg linux test的測(cè)試程序，RT-Thread在等待Linux端發(fā)送IPI中斷，Linux端是Rpmsg的master，需要配置virtio queue的控制內(nèi)存和共享內(nèi)存。

RT-Thread上電啟動(dòng)

（4）啟動(dòng)Linux：?jiǎn)?dòng)linux過(guò)程中，virtio_rpmsg_bus驅(qū)動(dòng)會(huì)注冊(cè)，virtio_rpmsg_starfive驅(qū)動(dòng)也會(huì)被注冊(cè)，注冊(cè)完成后會(huì)發(fā)IPI中斷給RT-Thread。

Linux啟動(dòng)

RT-Thread接受到IPI中斷后，rpmsg_linux_test會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，這時(shí)RT-Thread的finsh shell也能正常使用。

RT-Thread進(jìn)程

（5）Linux端運(yùn)行以下命令能看到 RT-thread發(fā)給Linux的IPI中斷：

cat /proc/interrupts

IPI中斷

（6）運(yùn)行以下測(cè)試程序：

rpsmg_echo

測(cè)試結(jié)果

IPI中斷情況：

cat /proc/interruptIPI5: 12 0 0 AMP rpmsg interrupts