MCU快速入门指南

范围

本章节概述了 RDK-S100 MCU 系统，旨在帮助读者快速了解并掌握相关内容，以便开展 MCU1 的开发工作。因为MCU0负责启动Acore、MCU1以及电源管理等功能，这部分不建议客户自行修改，默认不释放源码，提供地瓜验证过的bin文件。章节中仅对可能与 MCU1 发生冲突的部分进行简要说明，旨在帮助用户在开发过程中规避 MCU0 与 MCU1 之间的资源竞争问题。

基础信息

MCU编译工具链为GCC工具链，版本为gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10
MCU核为ARM R52+，可以用ARM R52 technical reference manual文档作为参考：官网链接
MCU运行的操作系统均为FreeRTOS，版本为FreeRTOS Kernel V10.0.1
MCU主要分为两部分：MCU0和MCU1。MCU0主要负责启动Acore、MCU1以及电源管理等功能，目前不开源；MCU1主要负责跑业务等功能，开源，客户可根据自己需求进行修改

MCU框架

MCU0是板子启动的开始，也是重中之重。因为MCU0负责启动Acore、MCU1以及电源管理等功能。Acore所运行的linux操作系统是客户开发功能的重要载体，而MCU1运行的FreeRTOS操作系统为客户的实时任务进行保驾护航。 MCU1通过linux的remoteproc框架实现，在Acore的sysfs通过向MCU0发送通知，从而控制MCU1的启动和关闭。同时在RDK-S100的休眠模式下，也是通知Acore通知MCU0从而操作MCU1，实现低功耗休眠功能。

开发环境

交叉编译是指在主机上开发和构建软件，然后把构建的软件部署到开发板上运行。主机一般拥有比开发板更高的性能和更多的内存，可以高效完成代码的构建，可以安装更多的开发工具。

主机编译环境要求

推荐使用 Ubuntu 22.04 操作系统，保持和RDK S100相同的系统版本，减少因版本差异产生的依赖问题。

Ubuntu 22.04 系统安装以下软件包：

sudo apt-get install -y build-essential make cmake libpcre3 libpcre3-dev bc bison \
                        flex python3-numpy mtd-utils zlib1g-dev debootstrap \
                        libdata-hexdumper-perl libncurses5-dev zip qemu-user-static \
                        curl repo git liblz4-tool apt-cacher-ng libssl-dev checkpolicy autoconf \
                        android-sdk-libsparse-utils mtools parted dosfstools udev rsync python3-pip scons

pip install "scons>=4.0.0"
pip install ecdsa
pip install tqdm

编译MCU系统

编译会使用python3，RDK S100开发使用的python3的版本为3.8.10；
MCU1的镜像分为debug和release两个版本。debug版本的镜像会有调试信息，而release版本不含调试信息。

工具链下载说明

首次编译会从 arm 官网下载工具链后解压缩（10min左右），网速不好可能会导致工具链下载不成功或下载不完整的问题，建议通过以下方式下载编译工具链：

点击工具链下载链接，下载编译工具链。
将已有工具链移至 /Build/ToolChain/Gcc/ 内，移动工具链命令如下：

mv 工具链存储路径/工具链文件名新代码/Build/ToolChain/Gcc/
编译时检测到有工具链，不会再从官网下载。

# 编译MCU1 Debug版本
cd mcu/Build/FreeRtos_mcu1
python build_freertos.py lite matrix B s100 mcu1 gcc debug
*/

# 编译MCU1 Release版本
cd mcu/Build/FreeRtos_mcu1
python build_freertos.py lite matrix B s100 mcu1 gcc release

编译成功标志

编译输出目录

output/
├── debug                               # 该文件夹下包含debug版本的编译生成文件
|    ├── objs                           # 编译生成的i/s/o文件
|    └── S100_MCU_SIP_V2.0              # 编译生成的bin/map/elf等文件
|         ├── custom_compiler_flags.py
|         ├── S100_MCU_DEBUG.elf        # MCU1启动文件
|         ├── S100_MCU_DEBUG.map
|         ├── S100_MCU_SIP_V2.0.bin
├── objs                                # 编译生成的i/s/o文件，根据编译的版本变化
├── release                             # 该文件夹下包含release版本的编译生成文件
|    ├── objs                           # 编译生成的i/s/o文件
|    └── S100_MCU_SIP_V2.0              # 编译生成的bin/map/elf等文件

MCU1启动/关闭流程

MCU1的启动/关闭是由Acore经过remoteproc框架传递信息给MCU0进而实现启动/关闭MCU1。

MCU1启动原理与步骤

MCU1启动原理

MCU1启动步骤

下述启动流程以debug版本为例，release版本与其类似，只是少一些log打印。

经过上述编译流程，编译debug版本会在S100_MCU_SIP_V2.0文件夹下产生S100_MCU_DEBUG.elf文件（release版本类似），该文件为MCU1的firmware文件，因此需要将该文件推送到板端的/lib/firmware目录。举例子如下：

板端启动流程

cd /sys/class/remoteproc/remoteproc_mcu0
echo S100_MCU_DEBUG.elf > firmware
echo start > state

正常启动后，串口log打印下图所示 Acore侧串口打印

MCU侧串口打印

MCU1关闭原理与步骤

MCU1关闭原理

MCU1关闭步骤

下述关闭流程以debug版本为例，release版本与其类似，只是少一些log打印。

cd /sys/class/remoteproc/remoteproc_mcu0
echo S100_MCU_DEBUG.elf > firmware
echo stop > state

正常关闭后，串口log打印下图所示 Acore侧串口打印

MCU侧串口打印

警告

stop MCU1之后，如果需要再次启动MCU1，必须等待系统进入wfi模式之后，才能再次start MCU1，见下图所示。原因解释：避免系统还没有进入wfi模式时，start MCU1会重新加载firmware至 mcu sram位置导致之前位置代码被覆盖，导致系统运行跑飞挂死

MCU0/MCU1模块划分

MCU整个系统含有ICU、RTC、IPC、port、CAN等模块，但是为了用户开发的方便，对于功能进行了划分，划分细节如下图所示。

模块	模块位置
ppslcu	MCU0
port	MCU0
uart	MCU0/MCU1
log	MCU0/MCU1
shell_init	MCU0/MCU1
mDma	MCU0/MCU1
I2c	MCU0: i2c6, i2c7/MCU1: i2c8, i2c9
tca9539	MCU0
ICU	MCU0
GPT	MCU0
pmic	MCU0
fls_init	MCU0
otafiash	MCU0
ipc	MCU0: instance8/MCU1: instance0(其他instance未划分, 均可使用)
crypto	MCU0
pvt	MCU0
canGW	MCU1
Rtc	MCU0
RTC_pps	MCU0
Eth_Init	MCU1
Scmi	MCU0

MCU在sysfs上debug功能介绍

MCU目前在sysfs上支持查看系统状态alive，系统存活时间taskcounter，mcu版本mcu_version，sbl版本sbl_version等功能。

系统状态alive：表示MCU0/MCU1所处状态，分别为alive和dead两种。mcu alive状态每1s更新一次，所以获取状态会有1s延迟；
系统存活时间taskcounter：表示mcu启动后持续的时间，单位：秒；
mcu版本mcu_version：可以查看mcu版本信息，包括debug版本还是release版本，以及编译的时间；
sbl版本sbl_version：可以查看sbl版本信息以及编译的时间，但是只有在remoteproc_mcu0下可以查看;
mcu cpuloads: 可以获取到MCU0/MCU1各任务的任务状态，优先级，剩余栈，运行次数（FreeRtos tickcount）和使用率等信息，帮助用户去debug。cpuloads数据获取需要1s的延迟，因为会涉及到大量数据拷贝至sysfs文件系统下的输出buffer。cpuloads的获取需要在MCU0/MCU1已上电的情况下才能进行获取。
固件名firmware：该固件名为remoteproc框架下mcu0启动mcu1时的，mcu1的固件名字。当mcu0启动mcu1时，linux会去板端/lib/firmware文件夹下，找相应文件，从而加载至相应位置。
节点名name：如mcu0，为soc:remoteproc_mcu0;mcu1,为soc:remoteproc_mcu1。
状态state：指remoteproc子系统的状态。启动mcu1，经过是mcu0 remoteproc节点，所以会变为runing状态。未启动mcu1时，状态为offline。
recovery节点：指当mcu挂掉后，是否可以获取coredump寄存器信息。该功能正常情况下是使能的，如果用到该功能，请参考MCU ramdump章节章节。
uevent节点：指设备类型，为DEVTYPE=remoteproc。
timesync节点：主从设备同步时间需要，MCU不支持该功能。

图片中的信息可能因版本更新而有所不同，文中示例仅供参考

系统状态alive，图示：

系统存活时间taskcounter，图示：

mcu版本mcu_version，图示：

sbl版本sbl_version，图示：

mcu cpuloads获取，图示:

MCU串口使用

如果RDK-S100含有连接方式如下，mcu串口和Acore串口共用一个串口，自行查看：设备管理器 -》端口-》MCU-COM-波特率921600

MCU0烧录流程

手动烧录

非空板烧录

打开板子，板端Acore串口常按enter进入uboot（一定要一直按）

fastboot 0

编译好的MCU0 镜像/output_sysmcu/目录下找到相应的MCU0镜像（MCU0代码仅在商业版中提供）

fastboot oem interface:mtd
/* 编译出来的MCU0镜像：MCU_S100_SIP_V2.0.img */
fastboot flash MCU_a "xxx/MCU_S100_SIP_V2.0.img"
fastboot flash MCU_b "xxx/MCU_S100_SIP_V2.0.img"

空板烧录

空板烧录请使用 Xburn 工具指定区域烧录，并指定 miniboot_flash

关于 Xburn 工具烧录指定区域，请参考指定区域烧录章节

MCU1 Undefined/Abort 异常处理原理

正常情况下系统在进入undefined/abort异常时，最终会进入死循环状态。只有重新执行上下电流程才能再次正常运行。RDK-S100由于不能对MCU1单独进行上下电，所以需要进行系统流程的修改，以实现上述的预期。具体原理：当Undefined/Abort异常产生时，也会最终进入死循环状态。通过Acore的sysfs对MCU1进行软件下电，也即通知MCU1进入wfi模式，等下次再次start时，MCU1将重新软件启动，从而实现预期。

以Undefined异常为例子，当Undefined异常产生时，uart串口输出log “EL1_Undefined_Handler”，并进入最终进入S100_Exception_Handler处理函数，并根据exception_on变量进入死循环状态。当Acore通过remoteproc框架stop MCU1后，核间中断修改exception_on变量，进而关闭tick周期性中断，并进入WFI模式（STANDBY模式）：

void Os_Isr_Cross_Core_Ins0_Isr(void)
{
  LogSync("mcu1 enter WFI mode!\r\n");
  power_on = 0;
  ClearCrossCoreISR0();
  if (exception_on)
  {
    exception_on = 0;
  }
}

void S100_Exception_Handler(void)
{
    LogSync("os enter %s!\r\n", __func__);
    while (exception_on){};
    LogSync("%s enter wfi mode!\r\n", __func__);
    Os_Disable_Millisecond();
    Os_Clear_Millisecond();
    STANDBY();
};

void EL1_Undefined_Handler(void)
{
    int32_t func_ptr;
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('E');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('L');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('1');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('_');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('U');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('n');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('d');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('e');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('f');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('i');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('n');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('e');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('d');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('_');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('H');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('a');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('n');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('d');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('l');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('e');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('r');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('\r');
    *(volatile unsigned int *)(UART_0_BASE) = ('\n');
    LogSync("os enter %s!\r\n", __func__);
    exception_on = 1;

    func_ptr = &S100_Exception_Handler;
    __asm volatile (
        "mov lr, %[func_ptr]\t"
        :
        : [func_ptr] "r" ((uintptr_t)func_ptr)
        : "lr"
    );

    __asm volatile ("ERET");
}

MCU1 main函数简介

main函数是进入系统后的关键代码，下述代码也是MCU1正常启动的关键，请勿随意删除相关代码，删除可能会导致启动异常。

int main(void)
{
    Ipc_MainPowerUp = TRUE;   /* IPC 上电标志，MCU1默认上电，因为在MCU0已上电 */
    PpsIcu_Irq_Init();        /* PPS相关中断配置为边沿触发函数 */
    Uart_Init();              /* UART串口初始化，debug用 */
    Log_Init();               /* log串口初始化，初始化后可在Acore获取相应mcu log信息 */
    #ifdef SHELL_ENABLE
    Shell_Init();             /* shell命令初始化，通过SHELL_ENABLE宏进行开关 */
    #endif
    Version_into_AonSram();   /* 获取mcu版本信息，初始化后可在Acore获取相应mcu version信息 */
    LogSync("MCU FreeRtos Lite Init Success!\r\n");
    FreeRtos_Irq_Init();      /* FreeRtos 中断初始化 */
    FreeRtos_Task_Init();     /* FreeRtos 任务初始化以及调度启动 */
    for(;;){};
}

MCU Log简介

MCU提供了基础的日志（Log）输出功能，主要用于调试与运行状态记录。当前版本的Log模块支持通过格式化字符串的方式输出信息，便于开发者在调试过程中快速定位问题和查看变量状态。在Acore侧可通过/proc/remoteproc_mcu0和/proc/remoteproc_mcu1这两个节点可以查看MCU0和MCU1的日志信息。

以获取MCU1串口log信息为例，如下图所示：

目前，MCU Log支持的格式化输出类型包括：

%s —— 字符串
%d —— 十进制有符号整数
%u —— 十进制无符号整数
%x —— 十六进制小写格式
%X —— 十六进制大写格式
%c —— 单个字符

除以上类型外的其他格式化输出暂不支持，后续版本将逐步扩展更多的数据类型与格式支持，以满足更丰富的调试需求。

范围​

基础信息​

MCU框架​

开发环境​

主机编译环境要求​

编译MCU系统​

编译成功标志​

编译输出目录​

MCU1启动/关闭流程​

MCU1启动原理与步骤​

MCU1启动原理​

MCU1启动步骤​

MCU1关闭原理与步骤​

MCU1关闭原理​

MCU1关闭步骤​

MCU0/MCU1模块划分​

MCU在sysfs上debug功能介绍​

MCU串口使用​

MCU0烧录流程​

手动烧录​

非空板烧录​

空板烧录​

MCU1 Undefined/Abort 异常处理原理​

MCU1 main函数简介​

MCU Log简介​

范围