如何玩轉(zhuǎn)HPM6000系列雙核MCU？

多核的微控制器(MCU)向來是設計上的一大挑戰(zhàn)，尤其是多核異構(gòu)的設計。而MCU雙核作為其中的精簡版本，憑借其超強的處理性能和便捷開發(fā)的特性，很快受到業(yè)界的好評。先楫半導體先后推出了幾款高性能MCU雙核產(chǎn)品，集成 2 個 RISC-V 處理器，其中HPM6700系列兩個核的最高主頻都可以達到816MHz。本文通過對先楫HPM6000系列雙核的使用方法、工程編譯與調(diào)試、雙核通信方式和資源分配等內(nèi)容的介紹，全方位給大家介紹雙核的使用和操作，讓大家輕松玩轉(zhuǎn)雙核，完成更多的片上系統(tǒng)功能開發(fā)。

接下來，讓我們看一看HPM6000系列雙核MCU是如何玩轉(zhuǎn)起來的吧~

雙核簡介

Introduction

HPM6000系列的雙核配置，均集成 2 個 RISC-V 處理器，雙核采用主從結(jié)構(gòu)。CPU0 和 CPU1 采用相同配置，如下:

● 支持相同指令集

● 相同容量的 L1 指令和數(shù)據(jù)緩存

– 32KB L1 I-Cache，4-way，128x 64B cache line per way

– 32KB L1 D-cache，4-way，128x 64B cache line per way

● 相同容量的指令和數(shù)據(jù)本地存儲器：256 KB ILM 和 256 KB DLM

CPU0 和 CPU1 采用相同的存儲器映射，以下為例外：

●??? CPU 自身的指令/數(shù)據(jù)本地存儲器 ILM / DLM 為私有；

●??? FGPIO 為私有

●??? 平臺中斷控制器 PLIC 為私有

●??? 軟件中斷控制器 PLICSW 為私有

●??? 機器定時器 MCHTMR 為私有

雙核的三種使用方法推薦

不論是在RAM中運行，還是片上Flash運行，雙核固件均是存儲在Flash上?？蛻舾鶕?jù)應用場景，選擇在上電后將雙核各自的鏡像從Flash中裝載到RAM中執(zhí)行或者基于Flash片上執(zhí)行。

根據(jù)應用場景，選擇合適的運行方式，推薦以下幾種：

方案一：Core0 加載到RAM運行，Core1加載到RAM運行

RAM區(qū)域可以是各自的ILM，也可以片上的SRAM，或者是SDRAM。當然，裝載CODE的RAM區(qū)域各自都是獨立的。此方案應用與雙核固件均占用小，可完全裝載到RAM中運行。

固件存儲位置：Core0和Core1的固件均存放在Flash指定區(qū)域(Flash分區(qū)規(guī)劃)。上電后，BootRom 從指定Flash區(qū)域裝載Core0鏡像到指定RAM運行（type:debug/release）,Core0運行后從指定Flash 區(qū)域裝載Core1鏡像到指定RAM，然后運行Core1。

方案二：Core0基于flash xip(flash片上執(zhí)行)運行，Core1加載到RAM運行

此方案應用與Core0核固件占用大， Core1核固件占用小。通常將Core0用來做應用復雜交互，Core1用來做高實時性，高性能的觸發(fā)邏輯。

固件存儲位置：

1). Core0和Core1的固件各自存放在Flash的指定區(qū)域(Flash分區(qū)規(guī)劃)。

優(yōu)點：Core0和Core1可單獨OTA。

缺點：需要維護兩個固件BIN文件，并存放到各自的區(qū)域中。

2). Core1的固件以數(shù)組(只讀區(qū))鏡像的方式存儲在Core0的固件中，Core0固件存放在Flash指定區(qū)域；官方例程中使用此方案。

優(yōu)點：???? 只維護一個固件。

缺點：Core0和Core1不可單獨OTA。

方案三：Core0基于flash xip0(flash片上執(zhí)行)運行，Core1基于flash xip1(flash 片上執(zhí)行)運行

此方案應用與Core0核和Core1核固件均很大，雙核均無法滿足放到RAM中運行。

注意：由于雙核均基于flash片上執(zhí)行，如果使用同一個flash XPI，會出現(xiàn)并發(fā)訪問Flash的情況導致未知異常發(fā)生；如果強制順序訪問，訪問效率極低，嚴重拖垮CPU運行速率；故不建議兩個核使用同一個flash XPI片上執(zhí)行。建議使用XPI0和XPI1各自外掛一個FLASH，分別用于Core0 Flash xip0和Core1 Flash xip1。

固件存儲位置：Core0和Core1的固件存儲在各自外掛的Flash的指定區(qū)域中。

雙核工程編譯與調(diào)試

HPM雙核是集成了兩個RISC-V 處理器，是兩個完全獨立的CPU，故HPM雙核工程是Core0工程和Core1工程兩個獨立的工程。因此HPM雙核工程編譯，其實是兩個獨立的單核工程的編譯。用戶只需要建立core0和core1的各自工程編譯調(diào)試即可。

由于HPM-SDK例程中使用的是方案二，且Core1的固件以數(shù)組(只讀區(qū))鏡像的方式存儲在Core0的固件中，導致Core1工程為Core0工程的關(guān)聯(lián)工程。因此在構(gòu)建工程時，必須先構(gòu)建生成Core0工程，作為關(guān)聯(lián)工程Core1工程會自動生成。由于Core1的固件是Core0工程中的只讀數(shù)組，故必須先編譯Core1工程生成只讀數(shù)組鏡像后，再編譯Core0工程。

如下構(gòu)建編譯調(diào)試雙核hello world工程：

A. 構(gòu)建工程

先構(gòu)建生成Core0工程：

由于Core0是flash片上執(zhí)行，故type選擇：flash_sdram_xip或flash_xip

作為關(guān)聯(lián)工程Core1工程會自動生成：

B. 編譯工程

打開各自的工程(Core0通過GUI工具直接點擊Open Project with IDE, Core1對應目錄下雙擊打開工程)。

?

用SES編譯各自的工程即可。

?

C. 工程調(diào)試

一、雙核同時調(diào)試

基于OpenOCD調(diào)試?(FT2232/DAP-LINK等)。

為了達到Core0和Core1同時調(diào)試，基于OpenOCD調(diào)試在HPM-SDK例程中，對Core1的Debug做了如下限制：

1）Core1不啟動GDB Server，連接Core0啟動的GDB Server。當然使用不同的port來區(qū)分是Core0(Port:3333)還是Core1（Port:3334）。

2）Reset 和 Stop時，直接hart停止運行。

如下圖：

因此，調(diào)試HPM-SDK雙核例程，步驟如下：

步驟1：Core0的工程調(diào)試，和正常的單核調(diào)試相同，正常SES啟動debug即可。

步驟2：Core1的工程調(diào)試，由于上述限制(為了雙核同時調(diào)試)，必須先將Core0的工程Debug運行，然后在啟動Core1的Debug仿真。

可在Core0 SES終端看到Core1 GDB connect信息：

基于Jlink 調(diào)試

基于Jlink調(diào)試，對Core0和Core1的Debug做如下修改：

1. Core0 修改Debug連接target為：J-Link

2. Core1修改Debug連接target為：J-Link

3. Core1修改Debug Device為：HPM6750xVMx_CPU1

4. 由于SES修改Device為CPU1(上一步驟修改)，聯(lián)動修改ISA為：rv32i，導致編譯等異常。故在Code Generation下改回ISA為：rv32imac。

5. 通常初始化時鐘等外設在Core0中完成，故為了雙核能同時調(diào)試，需先運行Core0 Debug至完成時鐘等外設初始化后，方可Core1 Debug運行。

二、雙核單獨調(diào)試

基于 OpenOCD 調(diào)試

如果只用來單獨調(diào)試Core1(Core0的單獨調(diào)試不做任何修改即可)，可修改Core1的Debug配置，如下：

Auto Start GDB Server: Yes

Reset and Stop Command: reset halt

修改后， 可直接啟動Core1 Debug運行。

注意：由于CPU0,CPU1主從架構(gòu)，通常外設等時鐘初始化會在Core0中完成。如果是單獨調(diào)試Core1，為了確保程序能正常運行，需在Core1工程中初始化時鐘等外設。如下：

基于 Jlink 調(diào)試

單獨調(diào)試Core1 (Core0的單獨調(diào)試不做任何修改即可)，JLink修改同雙核JLink修改一致（可參考上方介紹的內(nèi)容）。

同樣為了確保Core1能正常運行，需在Core1工程中初始化時鐘等外設。

編輯：黃飛

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