如何玩转HPM6000系列双核MCU？

多核的微控制器(MCU)向来是设计上的一大挑战，尤其是多核异构的设计。而MCU双核作为其中的精简版本，凭借其超强的处理性能和便捷开发的特性，很快受到业界的好评。先楫半导体先后推出了几款高性能MCU双核产品，集成 2 个 RISC-V 处理器，其中HPM6700系列两个核的最高主频都可以达到816MHz。本文通过对先楫HPM6000系列双核的使用方法、工程编译与调试、双核通信方式和资源分配等内容的介绍，全方位给大家介绍双核的使用和操作，让大家轻松玩转双核，完成更多的片上系统功能开发。

接下来，让我们看一看HPM6000系列双核MCU是如何玩转起来的吧~

双核简介

Introduction

HPM6000系列的双核配置，均集成 2 个 RISC-V 处理器，双核采用主从结构。CPU0 和 CPU1 采用相同配置，如下:

● 支持相同指令集

● 相同容量的 L1 指令和数据缓存

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

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

● 相同容量的指令和数据本地存储器：256 KB ILM 和 256 KB DLM

CPU0 和 CPU1 采用相同的存储器映射，以下为例外：

●    CPU 自身的指令/数据本地存储器 ILM / DLM 为私有；

●    FGPIO 为私有

●    平台中断控制器 PLIC 为私有

●    软件中断控制器 PLICSW 为私有

●    机器定时器 MCHTMR 为私有

双核的三种使用方法推荐

不论是在RAM中运行，还是片上Flash运行，双核固件均是存储在Flash上。客户根据应用场景，选择在上电后将双核各自的镜像从Flash中装载到RAM中执行或者基于Flash片上执行。

根据应用场景，选择合适的运行方式，推荐以下几种：

方案一：Core0 加载到RAM运行，Core1加载到RAM运行

RAM区域可以是各自的ILM，也可以片上的SRAM，或者是SDRAM。当然，装载CODE的RAM区域各自都是独立的。此方案应用与双核固件均占用小，可完全装载到RAM中运行。

固件存储位置：Core0和Core1的固件均存放在Flash指定区域(Flash分区规划)。上电后，BootRom 从指定Flash区域装载Core0镜像到指定RAM运行（type:debug/release）,Core0运行后从指定Flash 区域装载Core1镜像到指定RAM，然后运行Core1。

方案二：Core0基于flash xip(flash片上执行)运行，Core1加载到RAM运行

此方案应用与Core0核固件占用大， Core1核固件占用小。通常将Core0用来做应用复杂交互，Core1用来做高实时性，高性能的触发逻辑。

固件存储位置：

1). Core0和Core1的固件各自存放在Flash的指定区域(Flash分区规划)。

优点：Core0和Core1可单独OTA。

缺点：需要维护两个固件BIN文件，并存放到各自的区域中。

2). Core1的固件以数组(只读区)镜像的方式存储在Core0的固件中，Core0固件存放在Flash指定区域；官方例程中使用此方案。

优点：     只维护一个固件。

缺点：Core0和Core1不可单独OTA。

方案三：Core0基于flash xip0(flash片上执行)运行，Core1基于flash xip1(flash 片上执行)运行

此方案应用与Core0核和Core1核固件均很大，双核均无法满足放到RAM中运行。

注意：由于双核均基于flash片上执行，如果使用同一个flash XPI，会出现并发访问Flash的情况导致未知异常发生；如果强制顺序访问，访问效率极低，严重拖垮CPU运行速率；故不建议两个核使用同一个flash XPI片上执行。建议使用XPI0和XPI1各自外挂一个FLASH，分别用于Core0 Flash xip0和Core1 Flash xip1。

固件存储位置：Core0和Core1的固件存储在各自外挂的Flash的指定区域中。

双核工程编译与调试

HPM双核是集成了两个RISC-V 处理器，是两个完全独立的CPU，故HPM双核工程是Core0工程和Core1工程两个独立的工程。因此HPM双核工程编译，其实是两个独立的单核工程的编译。用户只需要建立core0和core1的各自工程编译调试即可。

由于HPM-SDK例程中使用的是方案二，且Core1的固件以数组(只读区)镜像的方式存储在Core0的固件中，导致Core1工程为Core0工程的关联工程。因此在构建工程时，必须先构建生成Core0工程，作为关联工程Core1工程会自动生成。由于Core1的固件是Core0工程中的只读数组，故必须先编译Core1工程生成只读数组镜像后，再编译Core0工程。

如下构建编译调试双核hello world工程：

A. 构建工程

先构建生成Core0工程：

由于Core0是flash片上执行，故type选择：flash_sdram_xip或flash_xip

作为关联工程Core1工程会自动生成：

B. 编译工程

打开各自的工程(Core0通过GUI工具直接点击Open Project with IDE, Core1对应目录下双击打开工程)。

 

用SES编译各自的工程即可。

 

C. 工程调试

一、双核同时调试

基于OpenOCD调试 (FT2232/DAP-LINK等)。

为了达到Core0和Core1同时调试，基于OpenOCD调试在HPM-SDK例程中，对Core1的Debug做了如下限制：

1）Core1不启动GDB Server，连接Core0启动的GDB Server。当然使用不同的port来区分是Core0(Port:3333)还是Core1（Port:3334）。

2）Reset 和 Stop时，直接hart停止运行。

如下图：

因此，调试HPM-SDK双核例程，步骤如下：

步骤1：Core0的工程调试，和正常的单核调试相同，正常SES启动debug即可。

步骤2：Core1的工程调试，由于上述限制(为了双核同时调试)，必须先将Core0的工程Debug运行，然后在启动Core1的Debug仿真。

可在Core0 SES终端看到Core1 GDB connect信息：

基于Jlink 调试

基于Jlink调试，对Core0和Core1的Debug做如下修改：

1. Core0 修改Debug连接target为：J-Link

2. Core1修改Debug连接target为：J-Link

3. Core1修改Debug Device为：HPM6750xVMx_CPU1

4. 由于SES修改Device为CPU1(上一步骤修改)，联动修改ISA为：rv32i，导致编译等异常。故在Code Generation下改回ISA为：rv32imac。

5. 通常初始化时钟等外设在Core0中完成，故为了双核能同时调试，需先运行Core0 Debug至完成时钟等外设初始化后，方可Core1 Debug运行。

二、双核单独调试

基于 OpenOCD 调试

如果只用来单独调试Core1(Core0的单独调试不做任何修改即可)，可修改Core1的Debug配置，如下：

Auto Start GDB Server: Yes

Reset and Stop Command: reset halt

修改后， 可直接启动Core1 Debug运行。

注意：由于CPU0,CPU1主从架构，通常外设等时钟初始化会在Core0中完成。如果是单独调试Core1，为了确保程序能正常运行，需在Core1工程中初始化时钟等外设。如下：

基于 Jlink 调试

单独调试Core1 (Core0的单独调试不做任何修改即可)，JLink修改同双核JLink修改一致（可参考上方介绍的内容）。

同样为了确保Core1能正常运行，需在Core1工程中初始化时钟等外设。

编辑：黄飞