本文作者：AMD 工程師 Stephen MacMahon

在任意設計流程中，仿真都是不可或缺的關鍵組成部分。它允許用戶在無任何物理硬件的情況下對硬件系統(tǒng)進行確認。這篇簡短的博客將介紹如何使用 QEMU + 協(xié)同仿真來對 AMD Versal 自適應 SoC Cortex A72 (QEMU) 上運行的固件進行仿真，該固件會訪問當前 AMD Vivado Design Suite 仿真中正在進行仿真的 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：目前這是實驗性流程，尚未受到正式的支持。

QEMU 設備樹二進制對象

QEMU 使用模型來對 Versal CIPS 進行仿真。每塊 AMD 開發(fā)板都有預構建的設備樹二進制對象 (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。

硬件設計

使用 Vivado 2024.2 來生成簡單的塊設計，如下所示：

設置仿真腳本

此處使用的是由 Vivado 生成的仿真腳本，但要對這些腳本稍作修改：

希望仿真永久保持運行 (all)

希望運行腳本時啟動 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 上運行以下 Tcl 命令：

下一步，生成輸出文件，將其設為 Global。

生成仿真腳本

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

這樣會在 project_1.simsim_1ehavxsim 中生成仿真腳本以供后續(xù)調用。

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。

導出硬件以生成 XSA 文件。此文件將在 AMD Vitis 統(tǒng)一軟件平臺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 實參。將 QEMU 實參置于 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

此時需要一些文件。可以使用 HSI 從 Vivado 導出的 XSA 中提取 PLM 文件：

這樣會提取 PDI 以及一個解壓后的文件夾，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。在本博客中，將從 SD 啟動。因此，需要生成 SD 卡啟動鏡像與啟動頭文件。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，生成啟動頭文件 (BOOT_bh.bin)。

啟動 QEMU + 協(xié)同仿真

生成 Linux 腳本以調用上述 QEMU Multi Proc 實參。例如：

使用 Makefile 啟動 QEMU + 協(xié)同仿真。使用 tmp 目錄充當 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。

文件夾結構如下，為便于使用，已將所有文件置于單個文件夾內。

要啟動 QEMU + 協(xié)同仿真，運行以下命令：

可以看到，一切都按期望方式啟動。

要終止 QEMU，請運行以下命令：

后續(xù)內容

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，并構建和部署用戶應用。