Linux与RTOS AMP

一句话结论：RK3576 SoC 支持 AMP（Asymmetric Multi-Processing）异构多核架构，可在 AP 核（Cortex-A72）上运行 Linux，同时在远程核（Cortex-A53，32 位模式）上运行 RT-Thread 或 HAL 裸机程序，通过 RPMsg 共享内存机制实现核间通信。

适用范围

• 适用系统：RK3576 Linux 6.1 SDK + RT-Thread 3.1/4.1（32 位模式）或 HAL 裸机
• 适用硬件：C-3576BQ V10 核心板 + M4-R2（ShimetaPi）底板
• 平台差异说明：RK3576 没有 Cortex-M0 核心，AMP/RTOS 全部运行在 Cortex-A53 核心（32 位模式）上；本文件技术方法来自 Rockchip 官方通用 AMP 指南（标注为参考说明），RK3576 具体寄存器/地址/中断号以实际发布的 RK3576 SDK 为准

前置条件

1. 已获取 RK3576 Linux SDK（含 AMP 支持，以实际发布为准）
2. 已安装 RT-Thread 开发环境（SCons 构建系统）或 HAL 编译工具链
3. 已确认目标硬件平台为 C-3576BQ V10 + M4-R2（ShimetaPi）

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1. 概述

1.1 什么是 AMP

AMP（Asymmetric Multi-Processing，异构多处理）是指在同一个 SoC 上，不同处理器核心运行不同的操作系统或裸机程序。与 SMP（Symmetric Multi-Processing，对称多处理）不同，AMP 模式下各核心独立调度，不共享操作系统内核。

RK3576 SoC 的处理器架构（S-02 已验证）：

核心类型	数量	最高主频	支持的操作系统
Cortex-A72 (大核)	4	2.2 GHz	Linux Kernel（仅限 Linux）
Cortex-A53 (小核)	4	1.8 GHz	Linux、RT-Thread 3.1-32/4.1-32、HAL-32

注意：RK3576 无 M0 核（S-02 已验证），AMP/RTOS 全部运行在 Cortex-A53 核心（32 位模式）上，与含 M0 核的 RK3588 方案不同。

1.2 RK3576 AMP 支持模式

RK3576 支持以下 AMP 组合（Rockchip 通用 AMP 方案，适配 RK3576）：

模式	主核（Master Core）	远程核（Remote Core）	典型场景
AP+AP	A72 核心运行 Linux	A53 核心运行 RT-Thread	通用 AMP 场景
SMP+AMP	部分 A-cores 运行 Linux SMP	剩余 A-cores 运行 RT-Thread	灵活核心分配

RK3588 的 AP+MCU（M0）模式在 RK3576 上不适用（无 M0 核）。

关键概念：

• Master Core（主核）：运行 Linux 操作系统的核心，通常为 A72 大核
• Remote Core（远程核）：运行 RTOS 或裸机程序的核心，通常为 A53 小核
• RPMsg（Remote Processor Messaging）：核间通信框架，基于共享内存 + 中断触发机制

1.3 核心支持矩阵

处理器核心	Linux Kernel	RT-Thread 3.1-32	RT-Thread 4.1-32	HAL
A72	支持（仅限）	不支持	不支持	不支持
A53	支持	支持	支持	支持

注意：A72 核心仅支持 Linux Kernel，不支持 RT-Thread 或 HAL。

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2. 硬件准备

2.1 硬件清单

类别	实际名称或版本	实际来源路径	实际验证状态
核心板	C-3576BQ V10	04-硬件资料/0-核心板/	已验证
底板	M4-R2（ShimetaPi）	04-硬件资料/1-底板/	已验证

2.2 AMP 硬件资源

RK3576 AMP 架构涉及以下硬件资源：

• 共享内存区域：用于核间 RPMsg 通信
• 中断控制器：GIC（Generic Interrupt Controller）支持跨核中断
• Mailbox 硬件：可选的核间中断触发源
• 时钟控制器（CRU）：各核心独立时钟管理
• 引脚复用（Pin Mux）：外设引脚在核心间的分配

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3. 软件准备

3.1 SDK 目录结构

RK3576 AMP 开发基于标准 SDK 目录（Rockchip 通用 AMP SDK 结构，以实际发布的 RK3576 SDK 为准）：

目录	用途
app/	应用层代码
device/	设备配置文件（含 DTS）
docs/	文档
hal/	硬件抽象层（HAL）
kernel-*/	Linux 内核源码
rkbin/	二进制工具和固件
rtos/	RTOS 源码（RT-Thread）
tools/	构建工具
u-boot/	U-Boot 引导加载程序
uefi/	UEFI 固件
yocto/	Yocto 构建系统

3.2 AMP 配置文件

• defconfig：每个核心的内核配置文件
• ITS 文件：
  • amp_linux.its：Linux 镜像打包配置
  • amp.its：RTOS 镜像打包配置
  • amp_mcu.its：RK3576 无 M0 核，不需要 MCU 侧打包配置

3.3 构建工具

工具	用途	命令
SCons	RT-Thread 构建	scons -j8
Make	HAL 裸机构建	make -j8
build.sh	全量构建	./build.sh [选项]

3.4 构建命令

# 全量构建（交互式选择）
./build.sh

# 可选参数
# chip    - 选择芯片型号
# lunch   - 选择目标配置
# amp     - 构建 AMP 镜像
# uboot   - 构建 U-Boot
# kernel  - 构建内核
# cleanall - 清理所有构建产物

# 仅构建 RT-Thread
scons -j8

# 仅构建 HAL
make -j8

# 清理所有构建产物
./build.sh cleanall

待板上验证：RK3576 的 chip/lunch 具体选项名以实际 RK3576 AMP SDK 为准。

3.5 输出产物

• amp.img：合并后的 AMP 镜像，包含所有核心的固件
• 分区表：嵌入在 amp.img 中，定义各核心内存区域

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4. 操作步骤

4.1 步骤 1：Linux 内核 DTS 配置

4.1.1 AMP DTS 头文件

在 Linux 设备树中包含 AMP 配置头文件（文件名为 rk3576-amp.dtsi，以实际 SDK 为准）：

/* 在主设备树中包含 AMP DTS 头文件 */
#include "rk3576-amp.dtsi"

4.1.2 AMP DTS 头文件内容（参考模板）

/* AMP 中断配置 —— 所有地址/中断号以实际 RK3576 SDK 为准（待板上确认） */
rockchip_amp: rockchip-amp {
    compatible = "rockchip,amp";
    clocks = <&cru SCLK_AMP>, <&cru PCLK_AMP>;
    clock-names = "amp-clk", "amp-pclk";

    /* 中断号配置（+32 偏移，具体中断号待板上确认） */
    amp-irqs = <GIC_SPI XXX IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;

    /* CPU 亲和性配置 */
    amp-cpu-aff = <0xXX>;  /* 仅指定 A53 核心 */

    /* 传递给 RTOS 的外设中断 */
    interrupts = <GIC_SPI XXX IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;

    /* 引脚复用配置 */
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&amp_pin>;
    status = "okay";
};

/* AMP 共享内存区域 —— 地址与大小以实际 RK3576 SDK 为准 */
reserved-memory {
    #address-cells = <2>;
    #size-cells = <2>;
    ranges;

    /* AMP 共享内存 */
    amp@XXXXXXX {
        compatible = "shared-dma-pool";
        reg = <0x0 0xXXXXXXX 0x0 0xXXXXXXX>;  /* 以实际 SDK 为准 */
        no-map;
    };

    /* RPMsg 通信内存 */
    rpmsg@XXXXXXX {
        compatible = "shared-dma-pool";
        reg = <0x0 0xXXXXXXX 0x0 0xXXXXXXX>;  /* 以实际 SDK 为准 */
        no-map;
    };
};

4.1.3 关键配置说明

配置项	说明
amp-irqs	中断号列表，用于 AMP 通信。注意：中断号有 +32 偏移，即硬件 IRQ 号 + 32 = GIC 中断号
amp-cpu-aff	CPU 亲和性位掩码，指定 AMP 中断绑定到哪个核心
interrupts	传递给 RTOS 的外设中断列表
pinctrl	引脚复用配置，将外设引脚从 Linux 移交到 RTOS
reserved-memory	预留内存区域，Linux 不可访问

重要：上述 DTS 中的内存地址、中断号、时钟 ID 均为示例占位符，具体数值以实际发布的 RK3576 SDK 设备树为准（待板上确认），绝不沿用 RK3588 参考值。

4.2 步骤 2：Linux 核心分配

4.2.1 将 A53 核心分配给 RTOS

要将 A53 小核从 Linux 中移除并分配给 RTOS：

1. 删除 DTS 中目标 A53 核心节点：

/* 删除以下节点（核心 reg 值以实际 RK3576 设备树为准） */
cpu_xxx: cpu@XXX {
    device_type = "cpu";
    compatible = "arm,cortex-a53";
    reg = <0x0 0xXXX>;
    enable-method = "psci";
    /* cpu-speedbin-hz 等属性以实际 RK3576 设备树为准 */
    next-level-cache = <&a53_l2>;
    #cooling-cells = <2>;
};

2. 删除 cpus 节点中对该核心的引用：

cpus {
    cpu@000 { ... };
    cpu@100 { ... };
    /* 删除已分配给 RTOS 的核心节点引用 */
    cpu@400 { ... };
    cpu@500 { ... };
};

效果：删除核心节点后，Linux 调度器将不再管理该核心，该核心可供 RTOS 使用。

4.3 步骤 3：Linux 外设资源移交

将外设从 Linux 移交到 RTOS 的步骤：

4.3.1 禁用 Linux 中的外设

/* 在 Linux DTS 中禁用目标外设（外设名以实际 RK3576 设备树为准） */
&uartx {
    status = "disabled";  /* 禁用 UARTx，准备移交到 RTOS */
};

4.3.2 添加到 rockchip-amp 节点

rockchip_amp: rockchip-amp {
    /* ... 其他配置 ... */

    /* 添加要传递给 RTOS 的中断（注意 +32 偏移，中断号待板上确认） */
    interrupts = <GIC_SPI XXX IRQ_TYPE_EDGE_RISING>;  /* UARTx 中断 */

    /* 添加引脚复用配置（以实际 RK3576 引脚为准） */
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uartx_xfer>;

    /* 添加时钟配置（时钟 ID 以实际 RK3576 SDK 为准） */
    clocks = <&cru SCLK_UARTx>, <&cru PCLK_UARTx>;
    clock-names = "uartx-clk", "uartx-pclk";
};

4.3.3 中断号偏移规则

重要：amp-irqs 中的中断号有 +32 偏移。计算公式：

amp-irqs 中断号 = 硬件 IRQ 号 + 32

具体外设的硬件 IRQ 号与中断号以实际 RK3576 TRM/设备树为准（待板上确认），此处不列 RK3588 参考值。

4.4 步骤 4：RTOS 侧配置

4.4.1 RT-Thread 板级文件

RT-Thread 的板级配置文件位于（路径以实际 RK3576 AMP SDK 为准）：

文件路径	用途
rtos/board/common/board_base.c	通用板级初始化
rtos/board/common/iomux_base.c	通用引脚复用配置
rtos/board/rk3576_xxx/board.c	板级特定初始化
rtos/board/rk3576_xxx/iomux.c	板级引脚复用配置

4.4.2 RT_WEAK 函数覆盖

RT-Thread 使用 RT_WEAK 关键字允许用户覆盖默认实现：

/* 自定义板级初始化 */
RT_WEAK void rt_hw_board_init(void)
{
    /* 自定义初始化代码 */
    /* ... */

    /* 调用 HAL 初始化 */
    hal_board_init();
}

/* 自定义引脚复用 */
RT_WEAK void rt_hw_iomux_config(void)
{
    /* 自定义引脚配置 */
    /* ... */
}

4.4.3 内存布局（gcc_arm.ld.S）

RT-Thread 的链接脚本定义了内存布局（地址与长度以实际 RK3576 链接脚本为准）：

/* 内存区域定义 —— ORIGIN/LENGTH 以实际 SDK 为准（待板上确认） */
MEMORY
{
    SRAM (rw)    : ORIGIN = 0xXXXXXXXX, LENGTH = XXXK
    DRAM (rwx)   : ORIGIN = 0xXXXXXXXX, LENGTH = XXXM
    SHMEM (rw)   : ORIGIN = 0xXXXXXXXX, LENGTH = XXXM
    LINUX_RPMSG (rw) : ORIGIN = 0xXXXXXXXX, LENGTH = XXXM
}

/* RPMsg 共享内存符号 */
__linux_share_rpmsg_start__ = ADDR(.linux_rpmsg);
__linux_share_rpmsg_end__ = SIZEOF(.linux_rpmsg) + ADDR(.linux_rpmsg);

4.4.4 中断配置（GIC_AMP_IRQ_INIT_CFG）

/* AMP 中断初始化配置 —— 中断号以实际 RK3576 设备树为准（待板上确认） */
const GIC_AMP_IRQ_INIT_CFG irqsConfig[] =
{
    /* UARTx 中断 */
    {
        .irqNum = XXX,          /* amp-irqs 中的中断号 */
        .irqType = IRQ_TYPE_EDGE_RISING,
        .handler = uartx_irq_handler,
    },
    /* 表结束标记 */
    { 0, 0, NULL }
};

4.4.5 引脚配置（HAL_PINCTRL_SetIOMUX）

/* 引脚复用配置 —— 引脚编号以实际 RK3576 SDK 为准（待板上确认） */
void rt_hw_pinmux_config(void)
{
    /* 配置 UARTx 引脚 */
    HAL_PINCTRL_SetIOMUX(GPIO_BANKx,    /* GPIO 组 */
                         GPIO_PIN_xx,   /* 引脚号 */
                         IOMUX_FUNCx,   /* 功能选择 */
                         IOMUX_DRIVER_STRENGTH);  /* 驱动强度 */
}

4.4.6 时钟模块

RT-Thread 内置 CRU（Clock Reset Unit）模块，用于管理时钟（时钟 ID 以实际 RK3576 SDK 为准）：

/* 时钟配置示例 */
void rt_hw_clock_init(void)
{
    /* 配置 UARTx 时钟源 */
    cru_set_sclk_mux(SCLK_UARTx, CLK_SRC_PLL_xxx);
    cru_set_div(SCLK_UARTx, 1, 1);
}

4.5 步骤 5：核间通信（RPMsg）

4.5.1 RPMsg 通信机制

+------------------+     +------------------+
|   Linux (Master) |     |  RTOS (Remote)   |
|   A72 Core       |     |  A53 Core        |
+------------------+     +------------------+
         |                        |
         v                        v
+------------------------------------------+
|         共享内存区域 (LINUX_RPMSG)         |
|         大小: 以实际 SDK 为准             |
+------------------------------------------+
         |                        |
         v                        v
+------------------------------------------+
|         中断触发机制                       |
|         Mailbox / 软件中断 / SGI          |
+------------------------------------------+

4.5.2 RPMsg 共享内存符号

/* Linux 侧访问 */
extern char __linux_share_rpmsg_start__;
extern char __linux_share_rpmsg_end__;

/* RTOS 侧访问 */
extern char __linux_share_rpmsg_start__;
extern char __linux_share_rpmsg_end__;

4.5.3 中断触发源

中断源	说明	适用场景
Mailbox	硬件 Mailbox 中断	核间通信
软件中断	软件触发的中断	通用场景
SGI（Software Generated Interrupt）	软件生成中断	AP+AP 模式

参考说明：RPMsg 框架为标准 AMP 通信方案，RK3576 平台的具体中断号和共享内存地址需以设备树和实际配置为准（待板上确认）。

4.6 步骤 6：构建与烧录

4.6.1 构建流程

# 1. 进入 SDK 根目录
cd /path/to/rk3576_sdk

# 2. 清理旧构建产物
./build.sh cleanall

# 3. 全量构建（交互式选择 AMP 配置）
./build.sh

# 或指定 AMP 构建
./build.sh amp

# 4. 仅构建 RT-Thread
cd rtos/
scons -j8

# 5. 仅构建 HAL
cd rtos/
make -j8

4.6.2 输出产物

构建完成后，输出以下文件：

文件	说明
amp.img	合并后的 AMP 镜像，包含所有核心固件
amp_linux.itb	Linux 镜像
amp.itb	RT-Thread 镜像
amp_mcu.itb	RK3576 无 M0 核，不生成 MCU 镜像

4.6.3 烧录方式

# 使用 rkdevtool / RKDevTool 烧录 amp.img（以实际烧录工具为准）
rkdevtool amp.img

待板上验证：amp.img 的具体烧录方法与分区布局需在目标板上验证，详见系统烧录指南。

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5. 代码详解

5.1 Linux 侧 AMP 驱动（rockchip_amp.c）

Linux AMP 驱动的核心功能（Rockchip 通用实现，参考说明）：

/* 驱动探测函数 */
static int rockchip_amp_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    struct rockchip_amp *amp;

    /* 1. 解析设备树属性 */
    amp = devm_kzalloc(dev, sizeof(*amp), GFP_KERNEL);

    /* 2. 获取预留内存 */
    amp->reserved_mem = of_reserved_mem_region(dev->of_node);

    /* 3. 配置中断 */
    rockchip_amp_config_irq(amp);

    /* 4. 配置引脚复用 */
    rockchip_amp_config_pinctrl(amp);

    /* 5. 配置时钟 */
    rockchip_amp_config_clocks(amp);

    return 0;
}

5.2 RT-Thread 启动流程

rt_hw_board_init()
    |
    +---> rt_hw_clock_init()          // 时钟初始化
    |
    +---> rt_hw_pinmux_config()       // 引脚复用配置
    |
    +---> rt_hw_iomux_config()        // I/O 复用配置
    |
    +---> rt_hw_gic_amp_init()        // GIC AMP 中断初始化
    |
    +---> rt_system_timer_init()      // 系统定时器初始化
    |
    +---> rt_system_heap_init()       // 堆内存初始化
    |
    +---> rt_application_init()       // 应用初始化
    |
    +---> rt_thread_startup()         // 线程启动

5.3 RPMsg 通信协议栈

+------------------------------------------+
|           用户应用程序                     |
+------------------------------------------+
|           RPMsg 框架                      |
+------------------------------------------+
|           共享内存层                      |
|           (LINUX_RPMSG)                  |
+------------------------------------------+
|           中断触发层                      |
|           (Mailbox / SGI)                |
+------------------------------------------+
|           GIC 中断控制器                  |
+------------------------------------------+

5.4 内存布局图

RK3576 AMP 内存布局（基于 4GB LPDDR5，具体地址以实际 RK3576 链接脚本为准，待板上确认）：

+------------------------------------------+ 0x000000000
|            SRAM (片上 SRAM)                |  保留区域
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX
|            系统保留区域                    |
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX
|         AMP 共享内存                       |
|         amp@XXXXXXX                       |
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX
|         RPMsg 通信内存                     |
|         LINUX_RPMSG                       |
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX
|            Linux 内核区域                  |
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX
|            剩余 DDR 区域                  |
+------------------------------------------+ 0xXXXXXXXX

待板上验证：各内存区域的具体起始地址和长度以 RK3576 实际链接脚本与设备树为准，需保证 Linux DTS 的 reserved-memory 与 RTOS 链接脚本一致。

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6. 常见问题

6.1 RTOS 无法启动

现象	已确认原因	处理方法	来源路径	状态
RTOS 启动后立即复位	内存区域配置错误	检查 DTS 中 reserved-memory 地址和大小是否与链接脚本一致	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证

6.2 核间通信失败

现象	已确认原因	处理方法	来源路径	状态
RPMsg 消息收不到	共享内存地址不匹配	检查 Linux DTS 和 RTOS 链接脚本中的 RPMsg 地址是否一致	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证
中断未触发	中断号配置错误	验证 amp-irqs 中断号是否正确（注意 +32 偏移）	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证

6.3 外设无法使用

现象	已确认原因	处理方法	来源路径	状态
RTOS 访问外设异常	引脚未正确移交	检查 Linux DTS 中外设是否设置 status="disabled"，且 pinctrl 已添加到 rockchip-amp 节点	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证
时钟未配置	时钟未正确初始化	检查 RTOS 时钟配置是否与 Linux DTS 中 clocks 属性一致	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证

6.4 构建问题

现象	已确认原因	处理方法	来源路径	状态
SCons 构建失败	RT-Thread 源码未正确配置	检查 rtos/ 目录下的 SCONS 构建文件是否完整	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证
amp.img 生成失败	ITS 文件配置错误	检查 amp_linux.its、amp.its 中的镜像路径是否正确	Rockchip_Developer_Guide_AMP_CN.pdf	待板上验证

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