在多核嵌入式開發(fā)中，如何實現(xiàn)任務的高效分工與跨核通信，一直是開發(fā)者關注的重點。ESP-AMP 作為專為 ESP32 系列打造的非對稱多處理框架，現(xiàn)已支持主核運行 FreeRTOS、從核運行裸機或其他實時操作系統(tǒng)，并提供完整的核間通信機制。

啟明云端旗兩款高性能開發(fā)板——WT99P4C5-S1與 WTDKP4C5-S1，搭載樂鑫科技ESP32-P4芯片和ESP32-C5芯片，均已支持 ESP-AMP 框架，為開發(fā)者提供即插即用的多核開發(fā)體驗，助力項目快速落地。

ESP-AMP介紹

ESP-AMP 是一款開源框架，適用于在多處理核心的 ESP32 系列片上系統(tǒng)（SoC）上構建非對稱多處理（AMP）應用。該框架支持一個核心運行 IDF FreeRTOS 固件，另一個核心運行裸機或其他實時操作系統(tǒng)（RTOS）等不同軟件環(huán)境，并提供了一套用于核心間通信與同步的 API。本文檔后續(xù)將運行 IDF FreeRTOS 的核心稱為主核（maincore），運行其他軟件環(huán)境的核心稱為從核（subcore）。

與 ESP-IDF 提供的默認對稱多處理（SMP）系統(tǒng)相比，ESP-AMP 具有以下差異化特性：

核心功能定制選擇：在單高性能（HP）核心的 SoC 中，低功耗（LP）核心可作為從核，為從主核分擔部分任務；在多 HP 核心系統(tǒng)中，ESP-AMP 支持將一個 HP 核心作為主核，其余 HP 核心作為從核運行。

靈活性更高：支持在兩個核心上并行部署不同配置、運行專用應用，以適配更復雜的使用場景（目前從核僅支持裸機環(huán)境）。

ESP-AMP架構

ESP-AMP 提供了一套完整的核心間通信（IPC）和同步組件，采用分層架構設計，如下圖所示：

你可選擇不同層級的 API，或組合多層級 API，以滿足特定需求或使用場景。從下至上，各組件如下：

共享內存（Shared Memory）：跨核心通信的基礎數(shù)據共享機制。

軟件中斷（Software Interrupt）：跨核心通信的基礎通知機制。

事件（Event）：包含主核與從核間同步的 API。

隊列（Queue）：無鎖隊列，支持核心間單向通信。

遠程處理器消息傳遞（RPMsg）：遠程處理器消息傳遞協(xié)議的實現(xiàn)，支持應用中并發(fā)通信流。

遠程過程調用（RPC）：基于 RPMsg 構建的簡易遠程過程調用框架。

此外，ESP-AMP 還提供了端口層（Port Layer），用于抽象不同環(huán)境和 SoC 之間的差異，為上層提供統(tǒng)一接口。

構建系統(tǒng)

ESP-AMP 配備靈活的構建系統(tǒng)，可輕松構建主核和從核固件，核心特性包括：

采用標準 ESP-IDF 構建系統(tǒng)構建主核固件。

從核固件支持兩種構建模式：統(tǒng)一構建模式（單條命令同時構建主核和從核固件）和獨立構建模式（單獨構建從核固件）。

從核固件支持兩種存儲方式：嵌入主核固件中，或寫入閃存分區(qū)。

為裸機環(huán)境下的從核構建提供專用工具鏈配置。

系統(tǒng)組件

系統(tǒng)組件包含主核用于管理從核生命周期、處理從核系統(tǒng)事件的 API，目前支持的功能如下：

啟動和停止從核。

將從核固件加載到 HP RAM 或 RTC RAM。

從核異常事件通知主核，并調用可自定義的異常處理器。

將從核的 printf 消息路由至主核控制臺。

支持的ESP-IDF版本及SoC系統(tǒng)

目前 ESP-AMP 支持以下主核-從核配置組合，后續(xù)將持續(xù)擴展，支持更多 SoC 及配置方案。

啟明云端推出的WT99P4C5-S1和 WTDKP4C5-S1開發(fā)板，搭載樂鑫科技ESP32-P4芯片和ESP32-C5芯片，均已適配 ESP-AMP 框架，為開發(fā)者提供穩(wěn)定、高效的多核開發(fā)硬件平臺。無論是高性能計算還是低功耗協(xié)處理，這兩款開發(fā)板都能輕松勝任。

入門指南

如需快速上手，可按以下步驟構建并運行示例：

搭建 IDF 環(huán)境

gitclone--recursive https://github.com/espressif/esp-idf.gitcdesp-idfgit checkout v5.3.1# for ESP32-C6/ESP32-P4 or v5.5 for ESP32-C5./install.sh. export.sh

克隆本倉庫

gitclonehttps://github.com/espressif/esp-amp.git

開始構建示例

cdesp-amp/examples/idf.py set-target idf.py buildidf.py flash monitor

從核應用構建技巧

從核應用受資源限制且有特殊工具鏈需求，需專用構建配置。

已知限制

ESP-AMP 仍在積極開發(fā)中，目前存在以下限制：

ESP32-P4 相關限制：

從核類型：目前 ESP32-P4 僅支持 HP 核心作為從核，暫不支持 LP 核心。

缺少 XIP 和 PSRAM 支持：從核暫未啟用緩存，因此不支持從 PSRAM 訪問數(shù)據及從閃存執(zhí)行片上執(zhí)行（XIP）。

主核緩存容量受限：ESP32-P4 SoC 內置 768 KB 內部 L2MEM，緩存內存從中分配，用戶可通過 sdkconfig 中的 CONFIG_CACHE_L2_CACHE_SIZE 配置 128KB、256KB 或 512KB 緩存。但由于 256KB L2MEM 需預留用于從核固件，啟用 ESP-AMP 后，緩存最大容量將降至 256KB。

常見問題（FAQ）

為何不使用 OpenAMP？

OpenAMP 是一款廣泛用于多核心 SoC 構建 AMP 應用的開源框架，ESP-AMP 正是受其啟發(fā)開發(fā)。

未直接復用 OpenAMP 而選擇獨立開發(fā)的核心原因是，我們需要一款輕量級的 AMP 框架 ——OpenAMP 的豐富功能不僅增加了使用復雜度，還導致代碼體積臃腫，難以移植到資源受限的系統(tǒng)（尤其是 ESP32-C5 和 ESP32-C6 的 LP 核心，默認僅 16KB RTC RAM 作為內部 RAM）。

ESP-AMP 設計初衷即為輕量化，同時提供構建 AMP 應用所需的核心功能。

能否將 RTC RAM 用作共享內存？

不建議將 RTC RAM 用作共享內存，因為 HP 核心與 LP 核心之間無法保證操作的原子性，且 RTC RAM 不支持比較并交換（CAS）操作。

如何為從核開發(fā)外設驅動？

對于 HP 外設：ESP-IDF 的 hal 組件包含底層驅動，提供與操作系統(tǒng)無關、接口統(tǒng)一的 API，可在任意環(huán)境中操作不同 SoC 的 HP 外設寄存器。

對于 LP 外設：ESP-IDF 的 ulp 組件已實現(xiàn)即用型驅動。