本文作者：AMD 工程師 Stephen MacMahon

在任意設(shè)計(jì)流程中，仿真都是不可或缺的關(guān)鍵組成部分。它允許用戶在無任何物理硬件的情況下對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)。這篇簡(jiǎn)短的博客將介紹如何使用 QEMU + 協(xié)同仿真來對(duì) AMD Versal 自適應(yīng) SoC Cortex A72 (QEMU) 上運(yùn)行的固件進(jìn)行仿真，該固件會(huì)訪問當(dāng)前 AMD Vivado Design Suite 仿真中正在進(jìn)行仿真的 PL 中的 IP。本文將使用 Versal VCK190 和 Vivado 2024.2 來生成仿真環(huán)境。

注釋：目前這是實(shí)驗(yàn)性流程，尚未受到正式的支持。

QEMU 設(shè)備樹二進(jìn)制對(duì)象

QEMU 使用模型來對(duì) Versal CIPS 進(jìn)行仿真。每塊 AMD 開發(fā)板都有預(yù)構(gòu)建的設(shè)備樹二進(jìn)制對(duì)象 (DTB)。在本博客中使用的是 VCK190 的 DTB。在本系列后續(xù)博文中，將介紹用戶如何自行編譯 DTB，從而與用戶自定義系統(tǒng)保持更緊密的一致。目前，該演示的 DTB 文件已隨本篇博文一同交付。

硬件設(shè)計(jì)

使用 Vivado 2024.2 來生成簡(jiǎn)單的塊設(shè)計(jì)，如下所示：

設(shè)置仿真腳本

此處使用的是由 Vivado 生成的仿真腳本，但要對(duì)這些腳本稍作修改：

希望仿真永久保持運(yùn)行 (all)

希望運(yùn)行腳本時(shí)啟動(dòng) GUI (-gui)

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。

為此，只需在 BD 上運(yùn)行以下 Tcl 命令：

下一步，生成輸出文件，將其設(shè)為 Global。

生成仿真腳本

生成頂層 RTL 封裝文件，然后運(yùn)行仿真。這樣會(huì)生成仿真腳本，稍后在 QEMU + 協(xié)同仿真腳本中將啟動(dòng)這些仿真腳本。

這樣會(huì)在 project_1.simsim_1ehavxsim 中生成仿真腳本以供后續(xù)調(diào)用。

開發(fā)者只需使用 Tcl 命令完成這些操作即可，但希望在本篇博文中通過 GUI 演示。

導(dǎo)出硬件以生成 XSA 文件。此文件將在 AMD Vitis 統(tǒng)一軟件平臺(tái)中用于生成工作空間，以供在本系列后續(xù)博文中使用。

生成 QEMU

此處將使用以下 QEMU 實(shí)參。將 QEMU 實(shí)參置于 Linux 腳本中。例如，分別使用 run_qemu_aarch64.sh 和 run_qemu_microblazeel.sh。

Aarch64 QEMU 實(shí)參

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 實(shí)參

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

此時(shí)需要一些文件?？梢允褂?HSI 從 Vivado 導(dǎo)出的 XSA 中提取 PLM 文件：

這樣會(huì)提取 PDI 以及一個(gè)解壓后的文件夾，其中包含以上使用的 plm.elf 文件。

使用以下命令從 PDI 解壓 pmc_cdo.0.0.bin 文件：

QEMU 目前不支持從 JTAG 啟動(dòng)。在本博客中，將從 SD 啟動(dòng)。因此，需要生成 SD 卡啟動(dòng)鏡像與啟動(dòng)頭文件。要生成 qemu_sd.img 和 BOOT_bh.bin，首先需要生成包含 PDI 的 BOOT.BIN。

為此，可以生成如下 BIF 文件：

然后，只需在此文件上運(yùn)行 Bootgen 以生成 BOOT.BIN 即可：

下一步，創(chuàng)建 QEMU 鏡像文件 (qemu_sd.img) 并將 BOOT.BIN 添加到此鏡像中。最后，生成啟動(dòng)頭文件 (BOOT_bh.bin)。

啟動(dòng) QEMU + 協(xié)同仿真

生成 Linux 腳本以調(diào)用上述 QEMU Multi Proc 實(shí)參。例如：

使用 Makefile 啟動(dòng) QEMU + 協(xié)同仿真。使用 tmp 目錄充當(dāng) TLM 的共享目錄。需使用環(huán)境變量 COSIM_MACHINE_PATH 將此目錄傳遞給 Vivado 仿真器。

注釋：xsim 路徑將根據(jù)您的工程而定。

文件夾結(jié)構(gòu)如下，為便于使用，已將所有文件置于單個(gè)文件夾內(nèi)。

要啟動(dòng) QEMU + 協(xié)同仿真，運(yùn)行以下命令：

可以看到，一切都按期望方式啟動(dòng)。

要終止 QEMU，請(qǐng)運(yùn)行以下命令：

后續(xù)內(nèi)容

在下一篇“開發(fā)者分享”中，我們將介紹如何在 Vitis 中連接到該 QEMU + 協(xié)同仿真，并構(gòu)建和部署用戶應(yīng)用。