Linux に平行してベアメタルプログラムを走らせる

(5d) 更新

公開メモ

CPU でリアルタイム処理をしたい

UI や通信に関する処理を Linux で行いつつ、
リアルタイム性能の必要な処理を別途動かしたい。

Zynq には CPU が2つあるので、1つを Linux に、 1つをベアメタルに使えば完全な並列処理ができるはず?

http://www.wiki.xilinx.com/Real-Time+Linux によれば、
IRQ Affinity という機能で、Linux で受け取る IRQ を特定の CPU に回すという方法もあるらしい。そちらの CPU を常時 Idle にしておき、 割り込み処理中の追加割り込みを禁止できるなら、Linux だけでリアルタイム処理ができるのかもしれないけれど、 そういう話にはなっていないようで。

まだまだ道半ばです

結構大変・・・

資料

シンプルな AMP : 2 つの Zynq SoC プロセッサ上で動作する Linux およびベアメタルシステム
https://japan.xilinx.com/support/documentation/application_notes/j_xapp1078-amp-linux-bare-metal.pdf

上記に対する最新の補遺
http://www.wiki.xilinx.com/XAPP1078+Latest+Information

むしろこっちが最新か?
http://www.wiki.xilinx.com/Multi-OS+Support+(AMP+%26+Hypervisor)

FPGAマガジンの16に FreeRTOS をメインに動かして、 後から Linux を起動する方法が書かれている。

OpenAmp
https://github.com/OpenAMP/open-amp
http://www.wiki.xilinx.com/OpenAMP

これを読めばいいのかも。

OpenAmp を使えるとよさそう

https://github.com/OpenAMP/open-amp

Xilinx の OpenAmp というしくみを使うと、 CPU0 で走る Linux アプリから FreeRTOS や ベアメタル アプリを CPU1 で立ち上げたり、 そのリモートアプリとの間で通信をしたり、リモートアプリに Linux の資源を使わせたり できるとのことで、まさに欲しかった機能と言えます。

  • OpenAmp の機能
    • remoteproc ホストからリモートのプロセスを制御する
    • RPMsg ホストとリモートとの間での通信手段を提供する

OpenAmp は petalinux を前提としていて、libmetal に依存しているのだそうです。

petalinux

Xilinx がメンテナンスしている Linux ディストリビューション。

開発環境、ブートローダ、カーネル、ソフトウェアパッケージ、すべてがこれでまかなえる。

ただし設定、コンパイル、デプロイにものすごく時間がかかるので、 そのままの形で開発に使うには向かないのかも。

上記で以下を実現できています。

  • カーネルとして Linux 4.6.0-xilinx をカスタマイズして使える
  • Ubuntu 16.04 のパッケージングシステムを使える
  • /boot/uEnv.txt の書き換えで bootargs その他の起動方法を変更できる
  • /boot/system.bit.bin の書き換えでロジックを変更できる
  • /boot/devicetree.dtb の書き換えでデバイスを追加できる
  • 電気回路/zynq/Device Tree Overlay の手順で、 Linux を再起動せず device tree を書き換えられる

libmetal

https://github.com/OpenAMP/libmetal

linux, freertos, baremetal で共通に使えるライブラリ API を提供し、 デバイスへのアクセスや割り込み制御、メモリ確保、その他ユーティリティ機能を提供するもの のようです。

  • Linux user space (based on UIO and VFIO support in the kernel)
  • RTOS (with and without virtual memory)
  • Bare-metal environments

となっているので、metal_xxx という共通の名前の関数ではあるものの、 環境によって実装を変え、適切な API 呼び出しに変換してくれる、ということみたい。

petalinux ではチェックボックス一つでインストール可能?

petalinux-config -c rootfs で選択できるので、 チェックするだけでインストールできルっぽい?

ただこれでやるとユーザープロジェクトもすべて petalinux のビルドシステムを使わなければならなくなってややこしい。

GitHub で公開されているソースから単独でインストールできないものか、 と四苦八苦しているのがこちらです。

電気回路/zynq/libmetal のインストール ← あんまり意味が無いことが後から判明

そうじゃなくて Xilinx SDK から使うべき

libmetal も openamp も、ビルドには手順に沿って board support package (BSP) を使わないと、 必要なライブラリへのパスを通すのにも一苦労します。

Petalinux の操作を全て覚えればできるのかもしれませんが、片手間でやるには Xilinx SDK の GUI から使わないととてもじゃないけど使いこなせない感じ。

以降、そっちでやってみます。

Xilinx SDK から OpenAMP を使う

リポジトリは https://github.com/OpenAMP/open-amp にあるけれど、 Xilinx SDK から使う分にはそのあたりを気にする必要はないようです。

(以下未稿)


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