多核的微控制器(MCU)向來是設計上的一大挑戰，尤其是多核異構的設計。而MCU雙核作為其中的精簡版本，憑借其超強的處理性能和便捷開發的特性，很快受到業界的好評。先楫半導體先后推出了幾款高性能MCU雙核產品，集成 2 個 RISC-V 處理器，其中HPM6700系列兩個核的最高主頻都可以達到816MHz。本文通過對先楫HPM6000系列雙核的使用方法、工程編譯與調試、雙核通信方式和資源分配等內容的介紹，全方位給大家介紹雙核的使用和操作，讓大家輕松玩轉雙核，完成更多的片上系統功能開發。

接下來，讓我們看一看HPM6000系列雙核MCU是如何玩轉起來的吧~

雙核簡介

Introduction

HPM6000系列的雙核配置，均集成 2 個 RISC-V 處理器，雙核采用主從結構。CPU0 和 CPU1 采用相同配置，如下:

● 支持相同指令集

● 相同容量的 L1 指令和數據緩存

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

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

● 相同容量的指令和數據本地存儲器：256 KB ILM 和 256 KB DLM

CPU0 和 CPU1 采用相同的存儲器映射，以下為例外：

● CPU 自身的指令/數據本地存儲器 ILM / DLM 為私有；

● FGPIO 為私有

● 平臺中斷控制器 PLIC 為私有

● 軟件中斷控制器 PLICSW 為私有

● 機器定時器 MCHTMR 為私有

雙核的三種使用方法推薦

Recommendation

不論是在RAM中運行，還是片上Flash運行，雙核固件均是存儲在Flash上。客戶根據應用場景，選擇在上電后將雙核各自的鏡像從Flash中裝載到RAM中執行或者基于Flash片上執行。

根據應用場景，選擇合適的運行方式，推薦以下幾種：

方案一：Core0 加載到RAM運行，Core1加載到RAM運行

RAM區域可以是各自的ILM，也可以片上的SRAM，或者是SDRAM。當然，裝載CODE的RAM區域各自都是獨立的。此方案應用與雙核固件均占用小，可完全裝載到RAM中運行。

固件存儲位置：Core0和Core1的固件均存放在Flash指定區域(Flash分區規劃)。上電后，BootRom 從指定Flash區域裝載Core0鏡像到指定RAM運行（type:debug/release）,Core0運行后從指定Flash 區域裝載Core1鏡像到指定RAM，然后運行Core1。

方案二：Core0基于flash xip(flash片上執行)運行，Core1加載到RAM運行

此方案應用與Core0核固件占用大， Core1核固件占用小。通常將Core0用來做應用復雜交互，Core1用來做高實時性，高性能的觸發邏輯。

固件存儲位置：

1). Core0和Core1的固件各自存放在Flash的指定區域(Flash分區規劃)。

優點：Core0和Core1可單獨OTA。

缺點：需要維護兩個固件BIN文件，并存放到各自的區域中。

2). Core1的固件以數組(只讀區)鏡像的方式存儲在Core0的固件中，Core0固件存放在Flash指定區域；官方例程中使用此方案。

優點： 只維護一個固件。

缺點：Core0和Core1不可單獨OTA。

方案三：Core0基于flash xip0(flash片上執行)運行，Core1基于flash xip1(flash 片上執行)運行

此方案應用與Core0核和Core1核固件均很大，雙核均無法滿足放到RAM中運行。

注意：由于雙核均基于flash片上執行，如果使用同一個flash XPI，會出現并發訪問Flash的情況導致未知異常發生；如果強制順序訪問，訪問效率極低，嚴重拖垮CPU運行速率；故不建議兩個核使用同一個flash XPI片上執行。建議使用XPI0和XPI1各自外掛一個FLASH，分別用于Core0 Flash xip0和Core1 Flash xip1。

固件存儲位置：Core0和Core1的固件存儲在各自外掛的Flash的指定區域中。

雙核工程編譯與調試

Compilation and Debugging

HPM雙核是集成了兩個RISC-V 處理器，是兩個完全獨立的CPU，故HPM雙核工程是Core0工程和Core1工程兩個獨立的工程。因此HPM雙核工程編譯，其實是兩個獨立的單核工程的編譯。用戶只需要建立core0和core1的各自工程編譯調試即可。

由于HPM-SDK例程中使用的是方案二，且Core1的固件以數組(只讀區)鏡像的方式存儲在Core0的固件中，導致Core1工程為Core0工程的關聯工程。因此在構建工程時，必須先構建生成Core0工程，作為關聯工程Core1工程會自動生成。由于Core1的固件是Core0工程中的只讀數組，故必須先編譯Core1工程生成只讀數組鏡像后，再編譯Core0工程。

如下構建編譯調試雙核hello world工程：

A. 構建工程

先構建生成Core0工程：

由于Core0是flash片上執行，故type選擇：flash_sdram_xip或flash_xip

作為關聯工程Core1工程會自動生成：

B. 編譯工程

打開各自的工程(Core0通過GUI工具直接點擊Open Project with IDE, Core1對應目錄下雙擊打開工程)。

用SES編譯各自的工程即可。

C. 工程調試

一、雙核同時調試

基于OpenOCD調試(FT2232/DAP-LINK等)。

為了達到Core0和Core1同時調試，基于OpenOCD調試在HPM-SDK例程中，對Core1的Debug做了如下限制：

1）Core1不啟動GDB Server，連接Core0啟動的GDB Server。當然使用不同的port來區分是Core0(Port:3333)還是Core1（Port:3334）。

2）Reset 和 Stop時，直接hart停止運行。

如下圖：

因此，調試HPM-SDK雙核例程，步驟如下：

步驟1：Core0的工程調試，和正常的單核調試相同，正常SES啟動debug即可。

步驟2：Core1的工程調試，由于上述限制(為了雙核同時調試)，必須先將Core0的工程Debug運行，然后在啟動Core1的Debug仿真。

可在Core0 SES終端看到Core1 GDB connect信息：

基于Jlink 調試

基于Jlink調試，對Core0和Core1的Debug做如下修改：

1. Core0 修改Debug連接target為：J-Link

2. Core1修改Debug連接target為：J-Link

3. Core1修改Debug Device為：HPM6750xVMx_CPU1

4. 由于SES修改Device為CPU1(上一步驟修改)，聯動修改ISA為：rv32i，導致編譯等異常。故在Code Generation下改回ISA為：rv32imac。

5. 通常初始化時鐘等外設在Core0中完成，故為了雙核能同時調試，需先運行Core0 Debug至完成時鐘等外設初始化后，方可Core1 Debug運行。

二、雙核單獨調試

基于 OpenOCD 調試

如果只用來單獨調試Core1(Core0的單獨調試不做任何修改即可)，可修改Core1的Debug配置，如下：

Auto Start GDB Server: Yes

Reset and Stop Command: reset halt

修改后， 可直接啟動Core1 Debug運行。

注意：由于CPU0,CPU1主從架構，通常外設等時鐘初始化會在Core0中完成。如果是單獨調試Core1，為了確保程序能正常運行，需在Core1工程中初始化時鐘等外設。如下：

基于 Jlink 調試

單獨調試Core1 (Core0的單獨調試不做任何修改即可)，JLink修改同雙核JLink修改一致（可參考上方介紹的內容）。

同樣為了確保Core1能正常運行，需在Core1工程中初始化時鐘等外設。

下一篇，我們將會給各位小伙伴們介紹雙核的通信方式、資源分配和雙核應用eRPC架構，敬請期待。

“先楫半導體”（HPMicro）是一家致力于高性能嵌入式解決方案的半導體公司，產品覆蓋微控制器、微處理器和周邊芯片，以及配套的開發工具和生態系統。公司成立于2020年6月，總部坐落于上海市張江高科技園區，并在天津、深圳、蘇州和杭州均設立分公司。核心團隊來自世界知名半導體公司管理團隊，具有15年以上，超過20個SoC的豐富的研發及管理經驗。

先楫半導體以產品質量為本，所有產品均通過嚴格的可靠性測試。目前已經量產的高性能通用MCU產品系列HPM6700/6400、HPM6300及HPM6200，性能領先國際同類產品，并完成AEC-Q100認證，全力服務中國工業，汽車和能源市場。

審核編輯：湯梓紅