2016年2月20日(土)、#ZynqMP 勉強会の資料です。

1. ZynqMPのQEMU
@Vengineer
ZynqMP勉強会資料 (2016/2/20)

2. 自己紹介
Twitter ID ：@Vengineer 2009年〜
Blog ：@Vengineerの戯言 2007年〜
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer
：昭和の時代(1987年)〜 C++を書いているプログラマ
AT&T C++ Translator => Zortech C++ … GCC/Intel/LLVM
：「SystemVerilog設計スタートアップ(2008年)」の中の人のひとり
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/36/36191.htm

3. ZynqMP ： QEMU
1)、Xilinx Github : https://github.com/xilinx
2)、Xilinx Wiki : http://www.wiki.xilinx.com/
3)、QEMU User Guide, UG1169 (v1.0) November 18, 2015
4)、QEMU Github : https://github.com/qemu/qemu

4. ZynqのQEMU
自分のブログに、2012年3月9日から4月11日の間に、
Zynqのqemu(その0) 〜 Zynqのqemu(その11) でアップしていた。
ZynqMPに関しては、
「QEMU for ZynqMP」として、2015年7月31日に書いてた。
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/69990003.html

5. QEMU for Xilinx ZynqMP by Edgar E. Lglesias
QEMU for Xilinx ZynqMP by Edgar E. Iglesias
https://www.youtube.com/watch?v=L5zG5Aukfek
http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/zynqmp-qemu.pdf
この人、TLMu : https://edgarigl.github.io/tlmu/ も作っています。
TLMuは、hdLab (http://www.hdlab.co.jp/web/a050consulting/b009armcpumodel/) や
プロファウンド・デザイン・テクノロジー (http://www.profound-dt.co.jp/tlmu.php) で
利用されています。
LinkedIn : http://au.linkedin.com/in/edgariglesias

6. ソースコード(Xilinx)からビルド
参考文献2)、QEMU+-+ZynqMP 、QEMU
$ git clone git://github.com/Xilinx/qemu.git
$ cd qemu
$ ./configure --target-list="aarch64-softmmu,microblazeel-softmmu"
--enable-fdt --disable-kvm
$ make

7. ソースコード(本家)からビルド
参考文献3)、P.31−32
./configure --target-list="aarch64-softmmu,microblazeel-softmmu,arm-softmmu"
--enable-fdt
--extra-cflags=”-DXILINX_SPIPS_ERR_DEBUG=2 -DM25P80_ERR_DEBUG=2
-DNAND_ERR_DEBUG=1 -DARASAN_NFC_ERR_DEBUG=1
-DSDHC_DEBUG -DFDT_GENERIC_UTIL_ERR_DEBUG=2
-DCADENCE_GEM_ERR_DEBUG -DCONFIG_FDT “
--enable-debug --force-internal-fdt --disable-werror --enable-sdl

8. A53でStandalone program
参考文献3)、P.10
Standalone Hello World Example
This example runs a “Hello-world” ELF file on an A53 processor. Substitute the
hello_world.elf with the location your target software, as follows:
qemu-system-aarch64 -nographic -M arm-generic-fdt -dtb qemu-arm.dtb
-device loader,file=./hello_world.elf,cpu=0
-device loader,addr=0xfd1a0104,data=0x8000000e,data-len=4

9. A53でStandalone program
参考文献3)、P.13
プログラムが動作するCPUは、”-cpu=<value>” オプションで指定できる。
0 A53-0、 1 A53-1、 2 A53-2、 3 A53-3
4 R5-0、 5 R5-1
A53だけでなく、R5も指定できる！
ただし、dtb(dts)ファイル内で /cpuノード 内の番号を変えると上記の割当を変更できる。

10. Multiple Architecture QEMU
参考文献3)、P.134
・This version of QEMU supports running the ARM (Cortex-A53s and
Cortex-R5s) and Microblaze™ power management unit (PMU).
・ The multi-architecture version of QEMU needs different device tree
binaries (DTB)s, than what is necessary for single-architecture (Single-
Architecture).

11. Serial
参考文献3)、P.17
-serial=<arg>
<arg> /dev/null Disconnect this particular serial.
<arg> mon:stdio Connect this serial and monitor to the terminal.
<arg> stdio Connect this serial to terminal.
<arg> telnet::<port>,server, nowait
Create a localhost telnet server on <port> for the serial
connection. It can be accessed by: telnet localhost <port>.
<arg> chardev: dev Connects serial to a backend;
for example, to a socket, pipe, or terminal.

12. no graphic
参考文献3)、P.17
-nographic
By default, QEMU attempts to create a display for user I/O. This option instructs the QEMU
that there is no need for a display and I/O is serial.
QEMU attaches the invoking terminal to the serial port in this case (in the default use cases,
this is UART0).
In this mode, the QEMU monitor (a command line interface for sending control commands
to QEMU) is multiplexed on stdio. To switch between the serial port and the monitor, use
the following command: CTRL-a c

13. ソースコードを追ってみる

14. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、

15. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、ありませーん。

16. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、ありませーん。
hw/arm/xilinx_zynq.cになっていました。

17. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、ありませーん。
hw/arm/xilinx_zynq.cになっていました。
どうして？

18. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、ありませーん。
hw/arm/xilinx_zynq.cになっていました。
どうして？ ＝＞ DTB(Device Tree Blob)を使うようになったので、

19. ブログ、Zynqのqemu(その2)
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66226875.htmlから
Zynqのｈw/xilinx.cを探したら、ありませーん。
hw/arm/xilinx_zynq.cになっていました。
どうして？ ＝＞ DTB(Device Tree Blob)を使うようになったので、
で、ZynqMPは、 hw/arm/xlnx_zynqmp.c で、xlnx_ep108.c が評価ボード。

20. xilinx_init関数
http://blogs.yahoo.co.jp/verification_engineer/66230769.htmlから
xilinx_init関数内でZynq内部の次のような機能に対応するコードがありました。
DRAM、On-chip memory (256KB)、Flash memory、QSPI Flash (32MB)、
Nand Controller、 SMC、 SLCR (System Level Control Register)、 A9-MPCore (Dual Core)、 割り
込み、 GPIO、LQSPI、 CAN、I2C、SPIS、UART、Timer、 Watch Dog Timer、
SD Card Drive、NIC、DMAC、 PL330 (L2-Cache)、Devcfg

21. xlnx_zynqmp_init関数
参考文献1)、qemu/blob/master/hw/arm/xlnx-zynqmp.c
一方、ZynqMPのxlnx_zynqmp_init関数では、
CPU(Cortex-A53)、GIC(割り込み)、GEM(GbE)、UART
の設定のみ。
残りはQEMU起動時に指定したDTBファイルにて設定する。

22. 本家のQEMUでは！
https://github.com/qemu/qemu/blob/master/hw/arm/xlnx-zynqmp.c
CPU(Cortex-A53)、GIC(割り込み)、GEM(GbE)、UART
に加えて、
SATA、SDHCI、SPI
が追加されている。

23. DTB : zynqmp-qemu-arm.dts
参考文献2)、QEMU+-+ZynqMP
ZCU102 - QEMU Released with PetaLinux 2015.4
zynqmp-qemu-arm.dts

24. -M arm-generic-fdt
参考文献3)、P.16
参考文献1)、qemu/blob/master/hw/arm/arm_generic_fdt.c
-M arm-generic-fdt ( -hw-dtb | -dtb ) <file> ： -hw-dtbが優先される
-dtb vs -hw-dtb
For Linux Kernel boots, QEMU supports a flow where different DTBs are used for machine
generation and Linux Kernel boot. In this flow, both -dtb and -hw-dtb are specified on
the command line.
The -hw-dtb is used for machine generation and -dtb is passed to the Linux Kernel (using
a memory buffer). For standalone, flows these two arguments are fully interchangeable;
specify only one or the other.
参考文献2)、QEMU+-+Zynq-7000
Zynqの場合は、-M arm-generic-fdt-plnx

25. PetaLinux 2015.4
参考文献2)、QEMU+-+ZynqMP
$ ./aarch64-softmmu/qemu-system-aarch64 -M arm-generic-fdt -serial mon:stdio
-serial /dev/null -display none
-device loader,addr=0xfd1a0104,data=0x8000000e,data-len=4 # Un-reset the A53
-device loader,file=./pre-built/linux/images/bl31.elf,cpu=0 # ARM Trusted Firmware
-device loader,file=./pre-built/linux/images/Image,addr=0x00080000 # Linux kernel
-device loader,file=./images/linux/system.dtb,addr=0x04080000 # # Linux Device Tree
-device loader,file=./build/linux/misc/linux-boot/linux-boot.elf # A light boot loader
-hw-dtb ./pre-built/linux/images/zynqmp-qemu-arm.dtb # HW Device Tree

26. QEMU : MPSoC+Power+Management
参考文献2)、MPSoC+Power+Management
Cortex-A53用QEMU
$qemu-system-aarch64 -M arm-generic-fdt -hw-dtb <path_to_ARM_DTB>
-gdb tcp::6667 -nographic
-machine-path qemu-tmp -tftp <path_to_PETALINUX_IMAGES>
Microblaze用QEMU
$qemu-system-microblazeel -M microblaze-fdt -hw-dtb <path_to_pmu_dtb>
-kernel <path_to_pmu_rom_elf> -nographic
-machine-path qemu-tmp
2つのQMUを接続して動作する
ポイントは、-machine-path qemu-tmp
ZynqMP QEMUのオリジナル機能

27. QEMU : Suspend
参考文献2)、MPSoC+Power+Management
Peta Linux
App
selfsuspend
PMU
Firmware
QEMU
AArch64
QEMU
Microblade
Cortex-A53

28. QEMU : Hotplug
参考文献2)、MPSoC+Power+Management
ATF bl31
PMU
Firmware
QEMU
AArch64
QEMU
Microblade
Peta Linux
Power Off
$echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online
Power On
$echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online

29. ZynqMP QEMUを使って出来そうなこと

30. HDL SimulatorとCo-Simulation
Linux
App
HDL Sim
RTL
QEMU Co-Sim
x86-Linux

31. 実FPGAとCo-Simulation
QEMU
Linux
App
FPGA
x86-Linux

32. おしまい