Создание пакетов программной поддержки для процессоров собственной разработки

АО «Байкал Электроникс» фаблесс-компания специализируется на проектировании систем на кристалле (СнК) и интегральных микросхем. Основной продукцией является СнК BE-T1000 и BE-M1000. Процессоры Baikal производятся на фабрике компании TSMC. Вспомогательной продукцией является программные пакеты (Software Development Kit, SDK) и оценочные платы.

Микропроцессор BE-T1000, другое название Байкал-Т1 относится к типу Система-на-кристале. Микропроцессор содержит два ядра MIPS32r5 P5600 Warrior.

Перечислим некоторые технические характеристики:

• 2 ядра P5600 MIPS 32 r5, максимальная частота до 1,2 ГГц
• Кэш L2 1 Мбайт
• Контроллер памяти DDR3-1600
• Энергопотребление не более 5 Вт
  *Технологический процесс 28 нм

Интегрированные интерфейсы:

• 1 порт 10 Gb Ethernet
• 2 порта 1 Gb Ethernet
• контроллер PCIe Gen.3
• 2 порта SATA 3.0
• USB 2.0

Микропроцессор BE—M1000, другое название Байкал-M1 относится к типу Система-на-кристале.

Перечислим некоторые технические характеристики:

• 4 кластера по 2 ядра ARM™ Cortex™-A57, максимальная частота до 1,5ГГц
• Кэш L2 объемом 1 Мбайт на кластер
• Когерентный кэш L3 объемом 8 Мбайт
• 2 контроллера памяти DDR4-2400
• Графический процессор ARM Mail™-T628 с поддержкой кэш L2 128 Кбайт на кластер
• 2 видеоконтроллера с поддержкой LVDS и HDMI2.0 интерфейсов
• Аппаратный 4K видео-декодер
• Аудио-подсистема HDAudio
• Подсистема управления загрузкой
• Технологический процесс 28 нм
• Корпус FCBGA 1521

Интегрированные интерфейсы:

• 3 контроллера PCIe Gen3 (x8/x4/x4)
• 2 контроллера SATA 6G
• 2 контроллера XGb Ethernet
• 2 контроллера 1Gb Ethernet
• 2 контроллера USB 3.0/2.0 6 портов

Низкоскоростная периферия:

• eMMC/SD/SDIO
• SPI/eSPI
• SMBus
• GPIO32
• UART

Программные пакеты SDK (Software Development Kit) для процессоров семейства Baikal, концентрируется на простоте установки и использования, предоставляя при этом необходимы инструментарий. В большей части SDK опирается на свободное программное обеспечение. Для каждого типа СнК выпускается свой SDK. SDK для BE-T1000 был основан на наборе собственных сборочных скриптов. Такой подход позволил создать автономную систему с минимумом зависимостей. Однако имеются и существенные ограничения в нашем решении, основное сложность создания изменяемых сборок с пользовательскими приложениями. При разработке SDK для BE-M1000 мы сохранили прежний принцип построения, понимая и принимая все плюсы и минусы такого решения.

Рассмотрим схожие компоненты SDK. В состав SDK входят средства разработки программ для целевого процессора, средства отладки, полный набор исходных кодов, комплект поддержки для отладочных/оценочных плат (BFK), образ встраиваемой операционной системы на основе ядра Linux и набора busybox, средства автоматизации сборки различных образов и прошивок для устройств на процессорах семейства Baikal.

Состав SDK выглядит следующим образом:

• Загрузчик
• Ядро Linux
• Образ initrd встраиваемой ОС на основе пакета busybox
• Образ initramfs для запуска «больших» дистрибутивов ОС Linux
• Прошивка для загрузочной флеш-памяти
• Образ файловой системы для эмулятора QEMU
• Скрипты автоматизации сборки
• Тулчейн
• Вспомогательные утилиты
• Программный эмулятор
• Скрипты поддержки/автоматизации для эмулятора
• Исходные коды

Основные компоненты немного подробнее.

Загрузчик

Мы используем модифицированную версию загрузчика U-BOOT для BE-T1000.
Начинали с U-BOOT v2014.10
Мы используем для BE-M1000 UEFI tianocore основанный на “UEFI Development Kit” UDK2017.

Ядро Linux

для BE-T1000 были внесены дополнения в следующие ветки ядра Linux
3.19.xx – не поддерживается
4.4.xx – активно поддерживается (https://github.com/baikalelectronics/Linux-kernel.4.4.xx)
5.2 – в разработке
для BE-M1000 были внесены дополнения в следующие ветки ядра Linux
4.9.180 – в разработке

Тулчейн

Пакет средств кросс-компиляции на основе GNU gcc, binutils и т.д.
gcc–8.3.0, binutils–2.32 (для BE-T1000, SDK-4.18)
gcc 6.3.0, binutils 2.28 (для BE-M1000)
Средства отладки (gdb)
gdb–8.2.1 (для BE-T1000, SDK-4.18)
gdb 7.12.1 (для BE-M1000)
Предсобранные исполнимые файлы и библиотеки (sysroot) на основе glibc
glibc–2.29 (для BE-T1000, SDK-4.18)
glibc 2.25 (для BE-M1000)