“非對稱AMP”雙系統是什么

AMP(Asymmetric Multi-Processing)，即非對稱多處理架構。“非對稱AMP”雙系統是指多個核心相對獨立運行不同的操作系統或裸機應用程序，如Linux + RTOS/裸機，但需一個主核心來控制整個系統以及其它從核心。每個處理器核心相互隔離，擁有屬于自己的內存，既可各自獨立運行不同的任務，又可多個核心之間進行核間通信。

圖 1 FMQL20SM AMP異構多核框架示意圖

“非對稱 AMP” 對工業的重大意義

更強“系統實時性”

在工業自動化控制的復雜場景中，對于系統實時性的要求極高。非對稱AMP架構憑借其獨特優勢，能夠運用固定的核心來處理實時任務，很好兼顧復雜功能與實時性需求。AMP架構全面提升了系統實時性、執行效率、計算能力以及響應速度，讓工業生產更加精準、高效。

更高“系統穩定性”

非對稱AMP架構在穩定性方面表現卓越。無需多個分立CPU之間頻繁交互數據，每個處理器核心擁有屬于自己的內存，核心之間互不干擾。開發者可靈活分配任務或指定核心間通信，大大增強了系統穩定性，有效減少崩潰風險，全方位保障數據的完整性。

更低“系統硬件成本”

成本控制一直是工業領域關注的重點。非對稱AMP架構通過優化內部通信，僅需一套硬件電路即可實現復雜功能，顯著降低系統硬件成本。其各核心能運行不同操作系統，并行處理多個任務，無需額外硬件支持，真正做到了高效且經濟。相比之下，采用分立CPU方案則需要兩套硬件電路(CPU/ROM/RAM/PMIC)，系統硬件成本成倍增加。

圖 2

“非對稱AMP”雙系統的應用領域

隨著嵌入式系統的發展，對其性能和功能的要求日益提高，非對稱AMP架構如今已成為一種新選擇，主要應用于工業領域，如電力DTU、數據采集器、繼電保護設備、運動控制器、驅控一體控制器等。

圖 3

FMQL20S400M 非對稱AMP開發案例

接下來，為大家詳細介紹基于FMQL20S400M異構多核SoC處理器PS端的AMP通信案例，適用開發環境如下。

Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發環境：Ubuntu 16.04.5 64bit

虛擬機：VMware16.2.5

PL端開發環境：Procise 2023.1

LinuxSDK：FMQL-Linux-SDK-Prj-20230801

U-Boot：U-Boot-2018.07

Kernel：Linux-4.14.55

硬件平臺：創龍科技TLFM20S-EVM工業評估板

為了簡化描述，本文僅摘錄部分方案功能描述與測試結果。

基于Linux啟動AMP裸機程序

案例功能

本案例主要實現如下的功能：

（1）配置CPU0、CPU1、CPU2運行Linux系統，配置CPU3運行裸機程序。

（2）運行Linux系統的CPU核功能為：初始化系統；控制運行裸機程序的CPU核啟動；與運行裸機程序的CPU核通信，控制LED亮滅。

（3）運行裸機程序的CPU核功能為：與Linux系統通信；接收Linux系統的控制命令，并根據命令控制LED亮滅。

案例演示

首先，請將案例的可執行程序拷貝至評估板文件系統任意目錄下，參考產品資料進行環境配置，完成后，執行以下命令，加載裸機程序至PS端DDR地址0x19000000。

備注：我司提供的Linux系統已在PS端DDR內存中分配AMP裸機程序的內存空間，地址范圍為0x1900 0000 ~ 0x19FF FFFF，容量為16MByte。

Target# ./filetomem ./amp_led_ctrl.bin 0x19000000

圖 4

執行如下命令，設置CPU3核運行裸機程序。

Target# ./amp 3 0x19000000

圖 5

執行如下命令，運行Linux端AMP應用程序，點亮或熄滅評估底板PS端LED1。

Target# ./led 1 on

Target# ./led 1 off

圖 6

基于U-Boot啟動AMP裸機程序

案例功能

本案例主要實現如下的功能：

（1）CPU0啟動U-Boot，基于U-Boot配置CPU1/CPU2/CPU3其中一個核心運行裸機程序。

（2）CPU0功能為：初始化系統，控制運行裸機程序的CPU核啟動。

（3）運行裸機程序的CPU核功能為：控制LED亮滅。

案例演示

首先，請將Linux系統啟動卡通過讀卡器插至PC機USB端口，并將案例的amp_led_flash.bin文件拷貝至Linux系統啟動卡BOOT分區（FAT32格式）。

圖 7

然后，在插入Linux系統啟動卡后，啟動評估板，進入U-Boot命令行，執行如下命令。加載Linux系統啟動卡中的裸機程序至DDR地址0x19000000，并設置CPU3運行裸機程序。

U-Boot> dcache off

U-Boot> fatload mmc 0 0x19000000 /amp_led_flash.bin

U-Boot> bootamp 3 0x19000000

圖 8

程序運行后，您就能看到評估底板PS端LED1每隔0.5s閃爍，是不是很神奇？

如果各位工程師想要了解更多 FMQL20SM 相關的案例演示，可以通過公眾號（Tronlong創龍科技）查看，快來探索吧！

審核編輯 黃宇