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HPM6750双核RISC-V开发实战：从固件合并到双核启动全流程解析

news 2026/6/2 17:22:22

1. 项目概述与核心思路

最近在折腾一块基于HPM6750双核RISC-V处理器的开发板，这块板子挺有意思，它集成了两个完全独立的RISC-V核心（hart0和hart1）。在嵌入式开发里，双核系统能做的事情就多了，比如一个核跑实时控制，另一个核处理网络协议栈或者图形界面，效率能提升不少。但随之而来的一个现实问题就是：怎么把两个核心的程序（固件）烧录进去？这可不是简单的“一键下载”就能搞定的事儿。

我用的开发环境是AWorksLP SDK，它对外设做了高度抽象，同一类外设的接口是统一的，这让写跨平台应用轻松了不少。但官方文档里关于双核烧录的步骤写得比较零散，新手照着做很容易卡住。经过一番摸索和踩坑，我总算把整个流程跑通了。这篇文章，我就以SDK里自带的hello双核例程为例，手把手带你走一遍HPM6750双核工程的创建、编译、固件合并与烧录的全过程。无论你是刚接触双核MCU，还是从其他平台（比如ARM Cortex-M系列的双核）转过来，这篇详尽的实操记录应该都能帮你避开我走过的弯路。

简单来说，HPM6750的双核烧录，核心思路是“主核带从核”。hart0（核心0）是主核，它总是首先启动，并且它的程序是固化在Flash里的。hart1（核心1）是从核，它自己不能独立启动，必须由hart0来“唤醒”和加载。因此，我们的最终目标，是生成一个包含了hart0（Flash程序）和hart1（SDRAM程序）所有代码的单一固件文件，然后通过调试器（比如J-Link）一次性下载到芯片里。听起来有点绕？别急，下面我们一步步拆解。

2. 环境准备与工程结构解析

工欲善其事，必先利其器。在开始动手之前，我们需要把环境和工程结构搞清楚。

2.1 开发环境与SDK

首先，你需要准备好AWorksLP SDK和对应的集成开发环境（IDE），官方通常推荐基于Eclipse的定制版本。确保你的SDK版本支持HPM6750和双核特性。将SDK解压到一个没有中文和空格的路径下，这是避免各种奇怪编译问题的第一步。

SDK的目录结构很有讲究，理解它有助于后续操作。关键路径如下：

  • {SDK}\demos\multi-core\：这里存放了所有的双核示例工程。我们重点关注的hello例程就在里面。
  • {SDK}\platforms\platform-hpm-aworks-lp\boards\EPC6750-AWI-muti\：这是针对我们使用的“EPC6750-AWI-muti”这块多核评估板的板级支持包（BSP）目录。里面包含了该板卡的所有硬件配置文件、驱动和链接脚本。
  • {SDK}\platforms\platform-hpm-aworks-lp\boards\EPC6750-AWI-muti\source\：这个source文件夹是关键中的关键。我们后续需要把从核（hart1）编译生成的二进制文件（.bin）拷贝到这里，主核工程在编译时会来这里寻找并“打包”这个文件。

注意：务必确认你使用的板卡型号。本文以EPC6750-AWI-muti为例，如果你的板子是EPC6750-AWI-L或其他型号，部分配置（尤其是调试串口）会有所不同，需要相应调整。

2.2 双核工程本质：两个独立的项目

这是理解整个流程的基础。HPM6750的两个RISC-V核心是完全独立的，它们有各自的内存映射、中断向量表和运行上下文。因此，在软件开发层面，双核工程并不是一个“工程”里包含两个“任务”，而是两个完全独立的单核工程。

在hello例程目录下，你会清晰地看到两个文件夹：

  • hart0/：这是主核（Core 0）的工程目录。
  • hart1/：这是从核（Core 1）的工程目录。

你需要分别用IDE打开、配置和编译这两个工程。它们之间的关联，仅仅是通过一个“约定”：主核工程在编译的最终阶段，会把从核工程生成的二进制文件“包含”进来，合并成一个最终的可执行文件。

2.3 运行内存规划：Flash vs. SDRAM

两个核心的运行位置也不同，这是由硬件特性和启动顺序决定的：

  • hart0 (主核)：其程序代码通常链接到芯片的内部Flash地址空间。芯片上电复位后，直接从Flash的起始地址开始执行hart0的代码。
  • hart1 (从核)：其程序代码将被加载到外部SDRAM中运行。这是因为hart1的启动由hart0控制，hart0需要有能力将一段二进制代码搬运到SDRAM，然后跳转过去执行。SDRAM容量大、速度快，适合存放从核的应用程序。

所以，在编译配置上，两个工程也有显著区别：

  • hart0工程：编译目标通常是“Flash调试”，链接脚本指向Flash地址。
  • hart1工程：编译目标需要选择“SDRAM调试”，链接脚本指向SDRAM的特定地址（例如0x8000 0000）。并且，它的输出文件格式必须是Raw Binary (.bin)，而不是默认的ELF文件，因为二进制格式更适合主核进行简单的内存搬运。

3. 实操步骤详解：从编译到烧录

理论铺垫完毕，现在进入实战环节。我们按照“先编译从核，再编译主核，最后下载”的顺序进行。

3.1 步骤一：创建与导入工程

首先，在IDE中创建或导入工程。

  1. 选择File->New->AWorksLP Project（或类似选项）。
  2. 在弹窗中，选择“从现有代码创建工程”或直接定位到{SDK}\demos\multi-core\hello目录。
  3. 关键选择：在板卡选择页面，必须选择EPC6750-AWI-muti。即使你手头的物理板子是EPC6750-AWI-L，在创建这个双核示例工程时，为了使用多核的BSP配置，也需要先选择muti版本。串口等差异我们后续再调整。
  4. 分别对hart0和hart1文件夹执行上述操作，在IDE中建立两个独立的工程。

3.2 步骤二：编译hart1（从核）固件

我们先处理从核，因为它的输出是主核的“原材料”。

  1. 打开hart1工程：在IDE的工程浏览器中，切换到hart1工程。
  2. 配置编译目标：
    • 找到工程属性（通常右键工程 ->Properties）。
    • 定位到C/C++ Build->Settings->Tool Settings选项卡。
    • 找到GNU RISC-V Cross Create Flash Image或类似的“生成镜像”工具设置。
    • 将Output file format（输出文件格式）从默认的Intel Hex或ELF改为Raw binary。这一步至关重要，它告诉编译器生成一个纯粹的、无头信息的二进制镜像，方便主核直接加载。
  3. 选择编译配置：在IDE的工具栏，找到编译配置下拉菜单。你会看到多个配置选项，如flash_debug,sdram_hart1_debug等。
    • 为hart1工程选择sdram_hart1_debug。这个配置预定义了正确的链接脚本，将代码和数据定位到SDRAM地址。
  4. 执行编译：点击编译按钮。编译成功后，去工程目录下寻找生成的文件。路径通常是：{你的工作空间}\hello\hart1\project_eclipse\sdram_hart1_debug\在这个目录下，你应该能找到生成的二进制文件，名字类似HPM6750-MULTI-HART1.bin。请记下这个完整的文件名。

3.3 步骤三：准备hart1固件供主核使用

编译出.bin文件只是第一步，接下来要把它“交给”主核工程。

  1. 拷贝bin文件：将上一步生成的HPM6750-MULTI-HART1.bin文件，复制到SDK的板级包指定目录：{SDK}\platforms\platform-hpm-aworks-lp\boards\EPC6750-AWI-muti\source\如果source文件夹不存在，就手动创建一个。
  2. 核对汇编文件：用文本编辑器打开source文件夹下的一个关键文件：hpm_hart1_image.S。这个文件的内容通常如下：
    .section .hart1_image, "a" .global hart1_image_start .global hart1_image_end .align 4 hart1_image_start: .incbin "HPM6750-MULTI-HART1.bin" /* 确保这里的文件名与你拷贝的bin文件完全一致 */ hart1_image_end:
    你的任务就是检查.incbin指令后面的双引号内的文件名，是否与你刚刚拷贝进去的bin文件名称完全一致，包括大小写。incbin是汇编器指令，作用是在当前位置“包含”一个二进制文件。主核工程在链接时，会把这个二进制数据段链接到最终的ELF文件中。

实操心得：这是最容易出错的一步。很多人编译失败，报错找不到符号hart1_image_start，十有八九是因为这里的文件名没对上，或者bin文件没有成功拷贝到这个目录。我建议在拷贝完成后，在IDE里刷新一下工程，确保文件系统同步。

3.4 步骤四：编译hart0（主核）固件

处理好从核的“粮草”，现在来编译主力部队。

  1. 切换工程：在IDE中，将活动工程切换到hart0。
  2. 选择编译配置：在编译配置下拉菜单中，为hart0工程选择flash_debug。这个配置会将主核程序链接到Flash。
  3. 执行编译：点击编译按钮。这次编译过程会做一件重要的事：链接器会读取hpm_hart1_image.S，将我们准备好的hart1的bin文件作为一段数据，整合进最终生成的hart0的ELF文件中。
  4. 定位最终文件：编译成功后，在hart0工程的输出目录（如project_eclipse\flash_debug\）下，会生成最终的可执行ELF文件（例如hello.elf）和可供烧录的二进制文件（例如hello.bin或hello.hex）。这个文件已经包含了两个核心的所有代码。

3.5 步骤五：硬件连接与调试串口配置

在烧录之前，需要正确连接硬件和配置调试串口，以便观察两个核心的运行打印。

  1. 硬件连接：
    • 使用调试器（如J-Link）连接板子的SWD接口，用于下载程序和调试。
    • 连接板子的串口到PC。这里需要特别注意：根据板卡型号和工程配置，两个核心可能使用不同的串口。
  2. 串口配置解析：打开设备树文件：{SDK}\platforms\platform-hpm-aworks-lp\boards\EPC6750-AWI-muti\EPC6750-AWI-muti.dts在文件中搜索uart，你会找到类似下面的配置：
    &uart0 { status = "okay"; core = <0>; /* hart0 使用 uart0 */ }; &uart13 { status = "okay"; core = <1>; /* hart1 使用 uart13 */ };
    这意味着在默认的EPC6750-AWI-muti配置中：
    • hart0的aw_kprintf输出到UART0。
    • hart1的aw_kprintf输出到UART13。
  3. 针对EPC6750-AWI-L评估板的调整：如果你手头是EPC6750-AWI-L评估板，情况稍有不同。该板子的UART13硬件连接到了RS485收发器，默认不是简单的TTL UART。你有两种选择：
    • 选项A（使用UART5）：修改EPC6750-AWI-muti.dts文件，将hart1的core = <1>;从&uart13节点移到&uart5节点，并确保uart5的status = “okay”;。UART5在板子的排针上有引出，更方便连接USB转TTL模块。
    • 选项B（使用UART13的485功能）：不修改DTS，但需要确保板载的485功能已使能（可能需要跳线或GUI配置），并使用RS485转USB适配器来接收数据。个人建议新手使用选项A，修改DTS后重新编译工程，这样直接用UART5的TTL电平，接线和调试都更简单。

3.6 步骤六：烧录与运行

万事俱备，只欠烧录。

  1. 配置调试会话：在IDE中，为hart0工程创建一个调试配置（Debug Configuration）。选择正确的调试器（如J-Link），目标芯片选择HPM6750。
  2. 下载程序：启动调试会话。IDE会通过调试器，将我们最终生成的、包含了双核代码的ELF文件下载到芯片的Flash中。
  3. 复位与观察：程序下载完成后，按一下板子上的复位按钮（Reset）。这是必须的步骤，因为上电或下载后，hart1可能处于不确定状态，需要一次硬件复位让hart0重新执行启动流程。
  4. 打开串口终端：在PC上打开两个串口终端软件窗口（如Putty、MobaXterm、SecureCRT等）。
    • 终端1：连接hart0使用的串口（如UART0），配置正确的波特率（通常是115200）。
    • 终端2：连接hart1使用的串口（如修改后的UART5或原始的UART13），同样配置波特率。
  5. 查看打印信息：复位后，你应该能在两个串口终端中看到交替打印的信息：
    • hart0终端：会先打印”open multi_core ok!”，然后每隔1秒打印”hart0: hello world!”。
    • hart1终端：会打印”application Start……”，然后每隔1秒打印”hart1: hello world!”。

当你同时看到两个核心的“hello world”在各自的串口上有规律地打印时，恭喜你，双核烧录与运行就成功了！

4. 核心代码与机制深度解析

看到现象只是第一步，理解背后的代码逻辑才能举一反三。我们来深入看看hello例程里最关键的两段代码。

4.1 hart1（从核）程序分析

从核的程序非常简单，它就是一个独立的、无限循环的C应用。

int aw_main() { aw_kprintf("\r\napplication Start.............. \r\n"); while(1) { aw_kprintf("hart1: hello world!\n"); aw_mdelay(1000); // 延时1秒 } return 0; }
  • aw_main()：这是AWorksLP应用程序的入口函数，类似于标准C的main()。
  • aw_kprintf()：AWorksLP提供的打印函数，输出会重定向到该核心配置的调试串口。
  • aw_mdelay()：毫秒级延时函数。

关键点：从核程序完全不知道自己是被谁、如何加载到SDRAM的。它只关心从它的入口地址开始执行自己的逻辑。这个入口地址在链接脚本里定义，必须和主核加载它的目标地址（SDRAM中的地址）一致。

4.2 hart0（主核）程序分析

主核的程序承担了启动从核的重任。

static void __start_hart1(void) { int fd; fd = aw_open("/dev/multi_core", AW_O_RDWR, 0); if (fd < 0) { aw_kprintf("open error, fd: %d\n", fd); } aw_kprintf("open multi_core ok!\n"); } int aw_main() { aw_kprintf("\r\napplication Start.............. \r\n"); __start_hart1(); // 启动hart1 while(1) { aw_kprintf("hart0: hello world!\n"); aw_mdelay(1000); } return 0; }
  • __start_hart1()函数是核心。它通过aw_open(“/dev/multi_core”, …)这个操作来启动从核。
  • ”/dev/multi_core”：这是一个虚拟设备，是AWorksLP SDK为多核通信与启动抽象出来的一个设备节点。打开这个设备，底层驱动会执行一系列硬件操作：
    1. 配置hart1的启动向量地址（指向SDRAM中hart1程序的起始地址）。
    2. 将hart1从复位状态释放。
    3. hart1检测到释放信号后，开始从指定的SDRAM地址执行指令。
  • aw_open的返回值是一个文件描述符fd，这个fd在后续的多核通信（如OpenAMP或RPC）中会用到，用于在两个核心之间传递消息或数据。在简单的hello例程中，我们打开设备后并没有进行实际的数据通信。

机制总结：主核通过操作系统提供的抽象接口（aw_open）触发硬件机制来启动从核。从核的二进制镜像已经作为数据段被包含在主核的固件中，主核的启动代码会在系统初始化早期，自动将这段数据从Flash拷贝到SDRAM的指定位置，为aw_open操作做好准备。

5. 常见问题与深度排查指南

双核调试比单核复杂，遇到问题是常态。下面是我总结的一些常见坑点及其解决方案。

5.1 编译与链接问题

问题现象可能原因排查步骤与解决方案
编译hart0时，链接错误，提示undefined reference to ‘hart1_image_start’1.hpm_hart1_image.S文件中的.incbin文件名与实际的bin文件名不匹配。
2. bin文件未拷贝到…/source/目录，或目录错误。
3. 未在hart0工程的链接脚本或工程配置中包含hpm_hart1_image.S文件（通常SDK已配置好）。		1.仔细核对文件名：检查hpm_hart1_image.S中的字符串与source文件夹下bin文件的名字，确保一字不差，包括后缀.bin。
2.确认路径：确认bin文件在{SDK}\…\EPC6750-AWI-muti\source\下。
3.清理并重建：尝试清理（Clean）hart0和hart1工程，然后按顺序重新编译（先hart1，拷贝bin，再hart0）。
hart1工程编译失败，提示地址溢出或链接错误hart1工程的链接地址（SDRAM地址）与硬件不符，或SDRAM未正确初始化。1.检查编译配置：确保hart1工程选择的是sdram_hart1_debug等与SDRAM相关的配置。
2.检查链接脚本：查看该配置使用的链接脚本（.ld文件），确认代码段（.text）的起始地址是否为SDRAM的有效地址（如0x80000000）。
3.确认SDRAM初始化：主核的启动代码必须包含SDRAM的初始化。确保使用的BSP和板级支持包是正确的。
编译通过，但生成的最终bin/elf文件异常小hart1的bin文件没有被成功包含进去。查看最终生成的ELF文件大小，如果只有几十KB（仅hart0代码），说明包含失败。请回到步骤三，严格检查bin文件拷贝和汇编文件引用的每一步。

5.2 运行与调试问题

问题现象可能原因排查步骤与解决方案
只有hart0串口有打印，hart1串口无任何输出1. hart1程序未成功启动。
2. hart1使用的串口配置错误或硬件连接错误。
3. hart1程序在SDRAM中运行崩溃。		1.检查启动代码：在主核aw_open(“/dev/multi_core”)后，是否打印了成功信息？如果没有，说明打开多核设备失败，检查驱动和硬件配置。
2.检查串口配置：确认设备树（.dts）中hart1核心对应的串口引脚配置是否正确，是否与你实际连接的串口线匹配。对于EPC6750-AWI-L板，强烈建议将hart1的调试串口改为UART5。
3.使用调试器：尝试在hart1的入口函数（aw_main）处设置断点。如果能停住，说明启动成功，问题在串口输出；如果停不住或无法调试，问题在启动或加载环节。
两个核心的打印信息混乱，或只有一个核心在打印两个核心的串口配置成了同一个物理串口。检查设备树，确保core = <0>和core = <1>分别指向不同的uart节点（如uart0和uart5）。
程序运行一段时间后死机或行为异常1. 双核访问共享资源（如内存、外设）未做同步，导致竞态条件。
2. SDRAM访问不稳定（时钟、电气问题）。
3. 堆栈空间不足。		1.隔离问题：先分别测试两个核心的单核程序是否稳定。
2.检查共享资源：在hello例程中，两个核心仅通过串口打印，没有共享变量。如果你修改了代码并引入了共享数据，必须使用互斥锁、信号量等机制进行保护。
3.调整内存配置：检查hart1工程的链接脚本，为其分配足够的堆（heap）和栈（stack）空间，尤其是在SDRAM中运行。
无法通过调试器连接到hart1进行调试调试器配置或IDE设置不支持多核调试，或hart1的调试接口未使能。1.确认IDE支持：查看你的IDE和调试插件是否支持RISC-V多核调试。可能需要特定的调试配置。
2.检查调试脚本：在调试配置中，可能需要加载特定的多核调试脚本（.cfg文件），以确保在复位后能正确识别和连接两个核心。
3.先确保hart0能调试：多核调试通常以主核为入口。确保能正常对hart0进行单步、断点调试。

5.3 高级技巧与优化建议

  1. 自定义hart1的加载地址：默认的SDRAM地址（如0x80000000）是BSP预设的。如果你需要调整，需要修改两处：

    • hart1工程的链接脚本：修改MEMORY区域定义和SECTIONS的起始地址。
    • 主核的加载代码：hpm_hart1_image.S文件只是包含了数据，实际的搬运代码在BSP的底层启动文件里。你需要找到负责从Flash拷贝数据到SDRAM的函数（通常叫copy_hart1_image或类似），并修改其目标地址参数。这需要深入阅读SDK启动代码。

  2. 验证hart1固件完整性：在复杂项目中，可以在主核启动从核前，增加一个校验步骤，比如计算hart1 bin文件的CRC，并与预存值对比，确保加载到SDRAM的数据是正确的。

  3. 从核程序不限于while(1)：从核可以运行一个完整的实时操作系统（RTOS）任务。AWorksLP本身支持多核，你可以在hart1上也创建一个AWorks任务，并通过OpenAMP或共享内存与hart0进行复杂通信。demos/multi-core/下的openamp和rpc例程就是更高级的框架。

  4. 性能考量：hart1运行在SDRAM，其访问速度比hart0的Flash快，但延迟比内部TCM高。对于极端性能要求的代码，可以考虑将hart1的关键代码段通过主核加载到内部RAM中执行，但这需要更精细的内存管理和链接脚本控制。

整个流程走下来，你会发现双核烧录的核心在于“分离编译，合并打包，主核引导”。只要理解了incbin包含机制和aw_open(“/dev/multi_core”)这个启动开关，剩下的就是细致的工程配置和问题排查了。希望这篇超详细的指南能帮你顺利打通HPM6750双核开发的任督二脉。

http://www.cnnetsun.cn/news/2484558.html

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