CN103744684B - 一种异构软硬件协同开发的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异构软硬件协同开发的方法及系统，方法包括：声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码。本发明针对SoC的硬件开发流程，优化了应用开发流程，可以在很小的代价下开发应用软件，节约了高昂的资金投入和人员投入。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，特别涉及一种异构软硬件协同开发的方法及系统，在低成本的情况下，使应用软件和硬件可以协同开发。
背景技术
在计算机系统开发过程中，早期软件的开发是在硬件开发就绪之后进行，即硬件开发结束之后，有了硬件平台，才开始软件的开发。这样的开发流程，使得开发人员的工作不是很饱满，也拉长了产品上市的时间。当前也有一些软硬协同设计的方法，有Synopsys公司的VDK(VirtualizerDevelopment Kit)，它宣传可以让片上系统SoC(System on Chip)设计时间减半，用来改变软件和硬件的开发各占大约一半的时间的局面。但其价格昂贵，而且还需要组织开发VDK的队伍。
发明内容
本发明提出的目的是在开发SoC异构系统的时候，找到一种低成本的软硬件结合的协同开发方法，可以使应用程序的开发者跟随硬件的开发，早期就可以搭建整个应用框架，验证整个应用程序的正确性，等待硬件和操作系统就绪。硬件验证时可以用FPGA搭建硬件平台，然后在FPGA的硬件平台上同步搭建操作系统等软件平台，但FPGA搭建的硬件平台由于频率低下，不能运行有一定规模的应用程序，可以同步在PC上相同的操作系统平台上搭建。开发SoC异构系统时，应用程序还需要根据异构的特点进行异构程序的编写，为了让在PC上开发的应用程序可以用于SoC异构系统，在软件开发流程上提出了一些简单易行方法，使得在PC上开发完成的应用程序也可以和异构系统协同开发，同步验证。
本发明提出了一种异构软硬件协同开发的方法，其包括：
声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码。
本发明还提出了一种异构软硬件协同开发的系统，其包括：
函数声明模块：声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
文件定义模块：根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
编译模块：根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码。
因此，本发明针对SoC的硬件开发流程，优化了应用开发流程，可以在很小的代价下开发应用软件，优点是，节约了高昂的资金投入和人员投入。
附图说明
图1是本发明中进行异构软硬件协同开发的异构SoC系统的构成示意图；
图2是本发明中异构软硬件协同开发方法流程图；
图3是本发明中代码分离工具利用主处理器配置文件和从处理器配置文件分别编译异构代码的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明基于异构SoC的开发流程，制定了一套软件开发方法。图1示出了本发明中进行异构软硬件协同开发的异构SoC系统的构成示意图。如图1所示，该异构SoC系统中包含主处理器和从处理器；主处理器和从处理器之间通过总线相连。其中，所述主处理器用于应用的控制，从处理器用于应用的加速。在进行SoC硬件开发时，先在FPGA上开发验证主处理器，然后再开发验证从处理器。
图2示出了本发明中异构软硬件协同开发方法流程图。如图2所示，该方法包括：
步骤1、声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
该步骤中通过应用程序函数声明和定义区分可以由异构从处理器加速运行的函数，其中通过分析获得可以由异构处理器进行加速运行的函数；而对于不需要从处理器执行的函数，不进行相应的函数声明和定义。
例如，对可以由异构从处理器加速运行的函数进行如下的函数声明：
| void APEAPI_func(void*)； |
其中func根据功能自定义名称。参数的传递和返回值，需要通过自定义的数据结构确定该功能的参数和返回值。
而相应地，在调用可以由异构从处理器加速运行的函数时遵守如下形式：
其中根据算法需要白定义自己的输入输出数据结构。斜体部分替换成合适的定义和赋值。
步骤2、根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
该步骤中定义多个格式化的工具链配置文件和特定格式的Makefile，用以适应不同开发阶段的编译生成不同目标码。格式化的工具链配置文件，用于定义工具链的具体变量表示，所述多个工具链配置文件都使用同样的变量表示。优选地，所述多个工具链配置文件为三个格式化的配置文件，其分别是：
PC工具链配置文件，用于硬件早期准备阶段，配置为PC的工具链，结合特定格式的Makefile，可以编译出PC上的目标码，应用程序可以在PC上做正确性验证；这时声明为从处理器的函数运行在PC上。
主处理器工具链配置文件，用于硬件中期主处理器已经就绪，SOC从处理器正在进行设计验证阶段，配置为主处理器的工具链，结合特定格式的编译文件--Makefile，可以编译出主处理器上的目标码，应用程序可以在这一时期进行主处理器上运行程序段的分析；这时声明为从处理器的函数运行在主处理器上。
从处理器工具链配置文件，用于硬件后期从处理器设计准备就绪，配置为从处理器的工具链，结合特定格式的编译文件--Makefile，再结合特定的代码分离工具，可以编译出主处理器上执行的程序段目标码和从处理器上执行的程序段目标码，应用程序可以在这一时期对整个异构处理器上运行的流程分析。
例如，三个配置文件组织为如下三个文件：
host.mk：定义了PC的工具链。
arm.mk：定义了主处理器的工具链。
ape.mk：定义从处理器工具链。
三个配置文件中定义了工具链的具体变量，且用同样的变量表示，形式如下：
DEFAULT_CC＝
DEFAULT_CFLAGS＝
DEFAULT_ASM＝
DEFAULT_AFLAGS
DEFAULT_LINK＝
DEFAULT_LFLAGS＝
DEFAULT_LIB＝
具体赋值是什么，应用程序根据需要进行设置。
特定的编译文件--Makefile规定：其定义的工具链有上述格式化的工具链配置文件的具体变量来赋值，不具体指定工具链，通过包含一个外部配置文件来指定工具链。
具体实施的代码片段如下，由外部的配置文件中的变量定义指定工具链：
示例中是处于开发中期，主处理器为ARM的情形，这时“includearm.mk”。如果是开发早期使用“include host.mk”来选择PC的配置文件。如果是开发后期，代码分离工具会自动选择主处理器配置文件arm.mk和从处理器配置文件ape.mk来分别编译异构代码。
步骤3、根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码。
在编译文件Makefile中具体定义了该阶段所要选用的配置文件以及具体编译工具链变量。在编译源程序时，使用Makefile中指定的配置文件和具体编译工具链变量进行编译，编译工具链变量的具体表示在相应的配置文件中定义。
比较特殊的是开发后期阶段，需要通过代码分离工具将主处理器程序和从处理器程序区分开来，并分别进行编译。
图3示出了本发明中代码分离工具利用主处理器配置文件和从处理器配置文件分别编译异构代码的具体流程示意图。如图3所示，首先将分离出异构程序，区分出主处理器ARM和从处理器APE的程序，根据从处理器函数声明和定义来区分需要哪个配置文件来编译相应的函数，组成新的Makefile(主处理器的Makefile需要去掉从处理器的源文件编译规则，从处理器的Makefile需要去掉主处理器源文件的编译规则)，然后选择各自的工具链配置文件，用make进行编译，得到主从处理的目标执行文件。
本发明还提出了一种异构软硬件协同开发的系统，其包括：
函数声明模块：声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
文件定义模块：根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
编译模块：根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种异构软硬件协同开发的方法，其包括：
声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码；
所述编译文件中定义编译工具链变量和当前阶段适用的配置文件，编译工具链变量的具体表示由当前阶段适用的配置文件定义。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述不同的配置文件包括以下三种：
适用于开发早期的PC配置文件，其用于配置适用于PC机的编译工具链变量的具体表示；
适用于开发中期的主处理器配置文件，其用于配置适用于主处理器的编译工具链变量的具体表示；
适用于开发后期的从处理器配置文件，其用于配置适用于从处理器的编译工具链变量的具体表示。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在开发后期阶段，需要将源程序编译成异构的主处理器目标码和从处理器目标码时，还需要定义代码分离方法，用于在编译过程中将主处理器程序和从处理器程序分别编译。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过从处理器执行的函数的声明和定义区分主处理器程序和从处理器程序。
5.如权利要求4所述的方法，其中，代码分离方法还用于将编译文件分成主处理器程序的编译文件和从处理程序的编译文件，并选择各自的配置文件进行编译。
6.一种异构软硬件协同开发的系统，其包括：
函数声明模块：声明和定义能够被异构从处理器执行的函数；
文件定义模块：根据不同开发阶段目标码所执行的硬件平台定义不同的配置文件和编译文件，其中配置文件中定义适用于相应硬件平台的编译工具链变量的具体表示，所述编译文件用于定义当前适用的配置文件以及编译工具链变量；
编译模块：根据所述配置文件和编译文件编译源程序，进而获得目标码，并在相应的硬件平台上运行所述目标码；
所述编译文件中定义编译工具链变量和当前阶段适用的配置文件，编译工具链变量的具体表示由当前阶段适用的配置文件定义。
7.如权利要求6所述系统，其中，所述不同的配置文件包括以下三种：
适用于开发早期的PC配置文件，其用于配置适用于PC机的编译工具链变量的具体表示；
适用于开发中期的主处理器配置文件，其用于配置适用于主处理器的编译工具链变量的具体表示；
适用于开发后期的从处理器配置文件，其用于配置适用于从处理器的编译工具链变量的具体表示。
8.如权利要求6所述的系统，其中，所述文件定义模块在开发后期阶段，需要将源程序编译成异构的主处理器目标码和从处理器目标码时，还需要定义代码分离方法，用于在编译过程中将主处理器程序和从处理器程序分别编译。
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