在 AMD Versal™ 自适应 SoC 上使用简单的 QEMU + 协同仿真示例

本文作者：AMD 工程师 Stephen MacMahon

在任意设计流程中，仿真都是不可或缺的关键组成部分。它允许用户在无任何物理硬件的情况下对硬件系统进行确认。这篇简短的博客将介绍如何使用 QEMU + 协同仿真来对 AMD Versal™ 自适应 SoC Cortex A72 (QEMU) 上运行的固件进行仿真，该固件会访问当前 AMD Vivado™ Design Suite 仿真中正在进行仿真的 PL 中的 IP。本文将使用 Versal VCK190 和 Vivado 2024.2 来生成仿真环境。

注释：目前这是实验性流程，尚未受到正式的支持。

使用 Vivado 2024.2 来生成简单的块设计，如下所示：

需要指定仿真要使用的仿真模型。在此例中，要使用的模型是 TLM。

为此，只需在 BD 上运行以下 Tcl 命令：

下一步，生成输出文件，将其设为 Global。 

生成顶层 RTL 封装文件，然后运行仿真。这样会生成仿真脚本，稍后在 QEMU + 协同仿真脚本中将启动这些仿真脚本。

echo 'INFO: Starting aarch64 QEMU'echo 'INFO: TCP PORT is free 9000'echo 'INFO: qemu-system-aarch64 -nographic -M arm-generic-fdt   -serial null -serial null -serial mon:stdio -serial null -display none  -boot mode=5 -drive if=sd,index=1,file=qemu_sd.img,format=raw  -machine-path /tmp/tmp_dir -sync-quantum 1000000  -hw-dtb board-versal-ps-cosim-vitis-vck190.dtb -m 8G -display none -gdb tcp::9000 -net nic,netdev=eth0 -netdev user,id=eth0,tftp=/tftpboot -net nic'qemu-system-aarch64 -nographic -M arm-generic-fdt   -serial null -serial null -serial mon:stdio -serial null -display none  -boot mode=5 -drive if=sd,index=1,file=qemu_sd.img,format=raw  -machine-path /tmp/tmp_dir -sync-quantum 1000000  -hw-dtb board-versal-ps-cosim-vitis-vck190.dtb -m 8G -display none -gdb tcp::9000 -net nic,netdev=eth0 -netdev user,id=eth0,tftp=/tftpboot -net nic

Microblazeel QEMU 实参

echo 'INFO: Starting microblaze QEMU'echo 'INFO: qemu-system-microblazeel -M microblaze-fdt   -serial mon:stdio -display none  -device loader,addr=0xf0000000,data=0xba020004,data-len=4  -device loader,addr=0xf0000004,data=0xb800fffc,data-len=4  -device loader,file=pmc_cdo.0.0.bin,addr=0xf2000000  -device loader,file=BOOT_bh.bin,addr=0xf201e000,force-raw=on  -device loader,file=plm.elf  -hw-dtb board-versal-pmc-virt.dtb  -machine-path /tmp/tmp_dir  -device loader,addr=0xF1110624,data=0x0,data-len=4  -device loader,addr=0xF1110620,data=0x1,data-len=4'qemu-system-microblazeel -M microblaze-fdt   -serial mon:stdio -display none  -device loader,addr=0xf0000000,data=0xba020004,data-len=4  -device loader,addr=0xf0000004,data=0xb800fffc,data-len=4  -device loader,file=pmc_cdo.0.0.bin,addr=0xf2000000  -device loader,file=BOOT_bh.bin,addr=0xf201e000,force-raw=on  -device loader,file=plm.elf  -hw-dtb board-versal-pmc-virt.dtb  -machine-path /tmp/tmp_dir  -device loader,addr=0xF1110624,data=0x0,data-len=4  -device loader,addr=0xF1110620,data=0x1,data-len=4

此时需要一些文件。可以使用 HSI 从 Vivado 导出的 XSA 中提取 PLM 文件：

这样会提取 PDI 以及一个解压后的文件夹，其中包含以上使用的 plm.elf 文件。

使用以下命令从 PDI 解压 pmc_cdo.0.0.bin 文件：

QEMU 目前不支持从 JTAG 启动。在本博客中，将从 SD 启动。因此，需要生成 SD 卡启动镜像与启动头文件。要生成 qemu_sd.img 和 BOOT_bh.bin，首先需要生成包含 PDI 的 BOOT.BIN。

为此，可以生成如下 BIF 文件：

然后，只需在此文件上运行 Bootgen 以生成 BOOT.BIN 即可：

下一步，创建 QEMU 镜像文件 (qemu_sd.img) 并将 BOOT.BIN 添加到此镜像中。最后，生成启动头文件 (BOOT_bh.bin)。

生成 Linux 脚本以调用上述 QEMU Multi Proc 实参。例如：

使用 Makefile 启动 QEMU + 协同仿真。使用 tmp 目录充当 TLM 的共享目录。需使用环境变量 COSIM_MACHINE_PATH 将此目录传递给 Vivado 仿真器。

注释：xsim 路径将根据您的工程而定。

文件夹结构如下，为便于使用，已将所有文件置于单个文件夹内。

要启动 QEMU + 协同仿真，运行以下命令：

可以看到，一切都按期望方式启动。

要终止 QEMU，请运行以下命令：