作者：付汉杰，hankf@xilinx.com
1. 参考文档 1.1. AR69446
AR# 69446 Zynq UltraScale+ MPSoC Example Design - Use AXI HPC port to perform coherent transfers
1.2. Zynq UltraScale MPSoC Cache Coherency
Zynq UltraScale MPSoC Cache Coherency
1.3. MPSoC HPC 连接
2. 主要更改 2.1. AxCACHE
需要把AXI上的AxCACHE，也就是ARCACHE[3:0]和AWCACHE[3:0]，设置成1111， 表示Write-back Read and Write-allocate。
2.2. AxPROT[1] 2.3. Cache监听（Snooping）
缺省情况下，MPSoC CCI （Cache Coherent Interconnect）不监听APU cluster。为了利用CCI cache同步功能，需要设置寄存器Snoop_Control_Register_S3的最低位，使CCI监听APU cluster。
寄存器Snoop_Control_Register_S3的地址在0xFD6E4000，最低位的含义使Enable issuing of snoop requests from slave interface S3。
2.3.1. 修改FSBL
可以在FSBL里修改Snoop_Control_Register_S3。
case XFSBL_STAGE4:
{
XFsbl_Printf(DEBUG_INFO,
"================= In Stage 4 ============ \n\r");
{
/* Modify Register Snoop_Control_Register_S3 for HPC Cache Cohenercy */
unsigned int ui_snoop_control=0;
XFsbl_Printf(DEBUG_PRINT_ALWAYS,"Check snoop control register at 0xfd6e4000.\n\r");
ui_snoop_control = XFsbl_In32(0xfd6e4000);
XFsbl_Printf(DEBUG_PRINT_ALWAYS,"Snoop control register at 0xfd6e4000 original value: 0x%08x.\n\r", ui_snoop_control );
XFsbl_Out32(0xfd6e4000, ui_snoop_control|0x1);
ui_snoop_control = XFsbl_In32(0xfd6e4000);
XFsbl_Printf(DEBUG_PRINT_ALWAYS,"Snoop control register at 0xfd6e4000 new value: 0x%08x.\n\r", ui_snoop_control );
}
/**
* Handoff to the applications
* Handoff address
* xip
* ps7 post config
*/
FsblStatus = XFsbl_Handoff(&FsblInstance, PartitionNum, EarlyHandoff);
... ...
}
2.4. Broadcasting Shareable
为了使相关传输被CCI监听，需要设置寄存器lpd_apu的最低两位为1，而且必须在A53处于复位态时设置。我们利用MPSoC BootROM在加载时设置寄存器lpd_apu。
为了用MPSoC BootROM在加载时设置寄存器lpd_apu，需要准备寄存器初始化文件，并且使用寄存器初始化文件创建启动文件boot.bin。
2.4.1. 寄存器初始化文件
.set. 0xFF41A040 = 0x3;
2.4.2. 修改启动文件boot.bin的配置信息
在启动文件boot.bin的配置信息中，以关键字"[init]"添加寄存器初始化文件。
//arch = zynqmp; split = false; format = BIN
the_ROM_image:
{
...
[init]
}
完整的boot.bin的配置信息，bootgen.bif
/* bootgen -arch zynqmp -image bootgen.bif -o BOOT.BIN -w on */
the_ROM_image:
{
[bootloader, destination_cpu=a53-0] ./zcu106_fsbl.elf
[pmufw_image] ./images/linux/pmufw.elf
[destination_device=pl] ./images/linux/system.bit
[destination_cpu=a53-0, exception_level=el-3, trustzone] ./images/linux/bl31.elf
[destination_cpu=a53-0, exception_level=el-2] ./images/linux/u-boot.elf
[init]./regs.init
}
2.4.3. 创建启动文件boot.bin
创建启动文件boot.bin
$ bootgen -arch zynqmp -image bootgen.bif -o BOOT.BIN -w on
****** Xilinx Bootgen v2019.1
**** Build date : May 24 2019-14:54:05
** Copyright 1986-2019 Xilinx, Inc. All Rights Reserved.
3. 测试环境 3.1. 测试工具
测试过程，使用Vivado 2019.1创建逻辑设计和编译逻辑工程；使用PetaLinux 2019.1 创建和编译Linux工程。
3.2. 测试工程
为了简化设计，使用ZCU106 BSP 2019.1 作为基础。
3.2.1. 逻辑设计
对于逻辑设计，删除了ZCU106 BSP 2019.1中的其它逻辑设计，然后添加了相关设计。
3.2.2. Linux工程
对于Linux工程，以ZCU106 BSP 2019.1创建PetaLinux工程，再倒入新的逻辑设计HDF文件。
4. 硬件测试工程
可以添加CDMA和AXI DMA，连接到HPC端口，测试CCI cache同步功能。
4.1. DMA硬件设计 4.1.1. MPSoC顶层设计
MPSoC顶层设计
测试中，使用了HPC0端口，使用了GPIO去驱动AxCACHE，AxPROT[1]信号。
4.1.2. DMA内部设计
4.1.3. MPSoC地址分配
5. 测试软件 5.1. DMA驱动
在Linux Kernel中使能如下选项，加入DMA驱动：
1）CONFIG_DMADEVICES
2）CONFIG_XILINX_DMA
5.2. DMA测试软件
以模块形式在Linux Kernel中使能如下选项，加入DMA测试软件：
1）CONFIG_XILINX_CDMATEST=m
2）CONFIG_XILINX_DMATEST=m
5.3. DMA测试软件
如果想看软件使用的内存属性，比如是否cache，可以在Linux Kernel中使能如下选项。Linux会在目录/sys/kernel/debug/kernel_page_tables下导出内存页表信息。驱动打印使用的内存地址，再结合内存页表信息，可以确认内存属性。
1）CONFIG_ARM64_PTDUMP_CORE=y
2）CONFIG_ARM64_PTDUMP_DEBUGFS=y
5.4. DMA的设备树
如下修改system-user.dtsi。
/include/ "system-conf.dtsi"
/ {
cdmatest_1: cdmatest@1 {
compatible ="xlnx,axi-cdma-test-1.00.a";
dmas = <&psu_axi_cdma_0 0>;
dma-names = "cdma";
} ;
axidmatest_1: axidmatest@1 {
compatible ="xlnx,axi-dma-test-1.00.a";
dmas = <&axi_dma_0 0
&axi_dma_0 1>;
dma-names = "axidma0", "axidma1";
} ;
};
/* dma-coherent; */
&psu_axi_cdma_0 {
status = "okay";
dma-coherent;
};
/* dma-coherent; */
&axi_dma_0 {
status = "okay";
dma-coherent;
};
设备树节点psu_axi_cdma_0，axi_dma_0，在Petalinux自动生成的pl.dtsi里定义。
如果不使用Petalinux,以此为模板，增加设备树节点。
5.5. DMA测试软件编译结果
编译Linux后，DMA测试软件以内核模块的文件存在。
/lib/modules/4.19.0/kernel/drivers/dma/xilinx/cdmatest.ko
/lib/modules/4.19.0/kernel/drivers/dma/xilinx/axidmatest.ko
6. 测试过程 6.1. 没有使能CCI cache同步功能 6.1.1. CDMA 测试
# insmod cdmatest.ko
[ 98.016731] xilinx_cdmatest_probe()-619: Begin.
[ 98.040884] cdmatest: Started 1 threads using dma3chan0
[ 98.094364] xilinx-vdma a0001000.dma: Channel (____ptrval____) has errors 10, cdr 788c0000 tdr 788c0000
[ 98.227925] dma3chan0-copy0: dstbuf[0x8] not copied! Expected d7, got 37
[ 98.238618] dma3chan0-copy0: dstbuf[0x9] not copied! Expected d6, got 36
[ 98.245314] dma3chan0-copy0: dstbuf[0xa] not copied! Expected d5, got 35
......
[ 98.434642] dma3chan0-copy0: dstbuf[0x26] not copied! Expected d9, got 39
[ 98.441429] dma3chan0-copy0: dstbuf[0x27] not copied! Expected d8, got 38
[ 98.448210] dma3chan0-copy0: 20 errors suppressed
[ 98.452908] dma3chan0-copy0: #0: 52 errors with
[ 98.456908] src_off=0x8 dst_off=0x8 len=0x34
[ 98.523180] xilinx-vdma a0001000.dma: Channel (____ptrval____) has errors 100, cdr 788c0000 tdr 788c0000
[ 101.606407] dma3chan0-copy0: #1: test timed out
6.1.2. AXI-DMA 测试
# insmod axidmatest.ko
[ 392.529420] dmatest: Started 1 threads using dma2chan0 dma2chan1
[ 392.665889] xilinx-vdma a0010000.dma: Channel (____ptrval____) has errors 10, cdr 6fcb0000 tdr 6fcb0500
[ 393.729538] xilinx-vdma a0010000.dma: Cannot start channel (____ptrval____): 10009
[ 394.806248] dma2chan0-dma2c: #0: tx test timed out
[ 394.953756] xilinx-vdma a0010000.dma: Channel (____ptrval____) has errors 10, cdr 6fcb0580 tdr 6fcb0a80
6.2. 使能CCI cache同步功能 6.2.1. GPIO 初始化
# =====================================================
# gpio0_hpc0_awcache, 0xa0002000, AWCACHE[3:0] 1111
devmem 0xa0002004
devmem 0xa0002004 32 0x0
devmem 0xa0002004
devmem 0xa0002000 32 0xf
devmem 0xa0002000
# gpio1_hpc0_awprot, 0xa0003000, AWPROT
# AxPROT[1] ，0，secure transactions， standalone
# AxPROT[1] ，1，non-secure transactions， Linux kernel/Linux userspace.
devmem 0xa0003004
devmem 0xa0003004 32 0x0
devmem 0xa0003004
devmem 0xa0003000 32 0x2
devmem 0xa0003000
# gpio2_hpc0_arcache, 0xa0004000, ARCACHE[3:0] 1111
devmem 0xa0004004
devmem 0xa0004004 32 0x0
devmem 0xa0004004
devmem 0xa0004000 32 0xf
devmem 0xa0004000
# gpio3_hpc0_arprot, 0xa0003000, ARPROT
# AxPROT[1] ，0，secure transactions， standalone
# AxPROT[1] ，1，non-secure transactions， Linux kernel/Linux userspace.
devmem 0xa0005004
devmem 0xa0005004 32 0x0
devmem 0xa0005004
devmem 0xa0005000 32 0x2
devmem 0xa0005000
6.2.2. CDMA 测试
# insmod cdmatest.ko
[ 523.246063] cdmatest: Started 1 threads using dma3chan0
[ 539.926093] dma3chan0-copy0: terminating after 100 tests, 0 failures (status 0)
6.2.3. AXI-DMA 测试
# insmod axidmatest.ko
[ 210.871166] dmatest: Started 1 threads using dma1chan0 dma1chan1
[ 212.937889] dma1chan0-dma1c: terminating after 5 tests, 0 failures (status 0)
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