エンベデッドソフトウェア

概要

AMD アダプティブ SoC エンベデッドソフトウェアエコシステム

ソフトウェアを活用して、迅速なイノベーションとコネクティビティを実現

AMD のエンベデッドソフトウェアエコシステムは、エンベデッドシステムの開発をサポートし、構想段階から完成までのプロセスを効率化します。ツールやランタイムなど、包括的な環境を提供するソフトウェアエコシステムは、エンベデッド製品ポートフォリオに含まれる AMD Zynq™ 7000 SoC、Zynq UltraScale+™ MPSoC、Versal™ アダプティブ SoC、および Micro B laze ™ プロセッサコアなどのデバイス機能を効果的に活用するように構築されています。AMD の製品は、革新的なセキュリテ機能や仮想化ソフトウェアドライバーなど高度な技術を採用し、Zynq および Versal デバイスにこれらの技術が組み込まれています。このような相互作用によって、次世代エンベデッドアプリケーションの要求に応える革新的なシステムを構築する可能性が広がります。

ビルド/開発ツール

Linux

AMD Linux は、AMD 製品で最も一般的に使用されているオペレーティングシステムです。AMD は Linux 開発を簡素化するために PetaLinux ツールを提供し、Git リポジトリではソースコードや Yocto レシピファイルも提供しています。これにより、AMD シリコンの Linux サポートを、自社のビルドシステムやサードパーティのツールを利用して提供できるようになっています。AMD Linux プロジェクトは、Versal™ アダプティブ SoC、 Zynq™ UltraScale™ MPSoC、 Zyn q 7000 S oC、および MicroBlaze ™ プロセッサを使用する開発向けにカスタマイズした非商用の Linux 開発プロジェクトです。

AMD リリースの Linux カーネルサポートは次のとおりです。

2023.x では v6.1
2022.x では v5.15
2021.x では v5.10

ビルドツール

AMD は、エンベデッド Linux ソリューションの構築および運用をサポートする 2 種類のツールを提供しています。1 つは AMD の PetaLinux で、もう 1 つはオープンソースプロジェクトの Yocto です。PetaLinux は、エンベデッド Linux を迅速に構築するための GUI を提供し、Yocto は経験豊富なユーザーがそれぞれのボードに最適なカスタム Linux を構築するために使用できます。

AMD 製品は、広範なオープンソースリソースでサポートされているため、AMD SoC やエミュレーションプラットフォーム向けの Linux ベースアプリケーションを開発、ブート、実行、デバッグ、さらには維持することが可能です。AMD はサンプルアプリケーション、カーネルコンフィギュレーション、Yocto レシピ、マルチプロセッシング/リアルタイムソリューション、デバイスドライバーなどを提供しています。Linux オープンソース開発者は、使い慣れたソースやツールを見つけることはもちろん、サポートフォーラムで同じ関心を持つ開発者と交流して意見を交換できます。

構築済み/オープンソースイメージ

カーネルおよびブートイメージの構築

リアルタイム Linux

Real-Time Linux

エミュレーションモデルおよびドライバー

ソフトウェア開発ツール

新しい Vitis™ 統合ソフトウェアプラットフォーム、SDK、エコシステムパートナーのツールなど、Zynq および Versal プラットフォームで SoC 同様の C/C++ プログラミングをサポートする複数の開発環境が用意されています。

AMD ソフトウェア開発環境
Vitis 統合ソフトウェアプラットフォーム – Zynq UltraScale+™ MPSoC & RFSoC、Versal アダプティブ SoC デバイス対応のエンベデッドソフトウェア開発ソフトウェア開発キット (SDK) - Zynq 7000 SoC、Zynq UltraScale+ MPSoC および Microblaze プロセッサ用の設計およびデバッグ環境 (注: 2019.1 以降、SDK はレガシツールとして分類され、更新予定なし)
AMD エコシステムのソフトウェア開発環境およびツール
TRACE32 PowerDebug by Lauterbach AdviceLUNAⅡ (株式会社 DTS インサイト) DYPLO Dynamic Process Loader (TOPIC) C/C++ Compiler “IAR Embedded Workbench for Arm” Functional Safety Edition (IAR Systems)

RTOS & ライブラリパートナー

RTOS、ハイパーバイザー、ベアメタル

RTOS

リアルタイムオペレーティングシステム (RTOS) とは、通常バッファーの遅延がなく、リアルタイムにデータを処理するリアルタイムアプリケーション向けのオペレーティングシステム (OS) です。(wikipedia.org より抜粋)

RTOS で最も重要な要素はシンプルさと軽量を維持することです。ほかには、最小限の割り込みレイテンシとスレッド切り替えレイテンシが重要です。RTOS では、どれだけ膨大なデータを処理できるかではなく、迅速かつ確定的に応答できることが重要とされています。

FreeRTOS

FreeRTOS は、AWS の 35 以上のアーキテクチャをサポートする市場を牽引する RTOS であり、2017 年には 3 分に 1 回ダウンロードされていました。FreeRTOS カーネルは、専門的な開発、厳密な品質管理、堅牢性、充実したサポートを特徴とし、専有のソースコードの公開要件なしで商用アプリケーションで自由に使用できます。(参照: https://www.freertos.org/RTOS.html)

FreeRTOS の詳細は、https://www.freertos.org/RTOS.html をご覧ください。

reeRTOS カーネルポートは、次の AMD アダプティブ SoC、FPGA、および SOM で使用できます。

プロセッサ	デバイス
64 ビット Arm® Cortex®-A72 アプリケーションプロセッサ (APU) および 32 ビット Cortex-R5 リアルタイムプロセッサ (RPU)	Versal™ アダプティブ SoC デバイス
64 ビット Arm Cortex-A53 アプリケーションプロセッサ (APU) および 32 ビット Cortex-R5 リアルタイムプロセッサ (RPU)	Zynq™ UltraScale+™ MPSoC デバイス & Kria™ SOM
デュアルコア Arm Cortex-A9 ベースのアプリケーションプロセッサユニット (APU)	Zynq 7000 SoC デバイス
32 ビット MicroBlaze プロセッサ	すべての AMD デバイスファミリ

AMD 製品の FreeRTOS の詳細およびサポートリソースについては、AMD FreeRTOS をご覧ください。

AMD およびエコシステムパートナーの RTOS サポート:

プロバイダー	製品	Zynq 7000 SoC	Zynq UltraScale+ MPSoC				Versal アダプティブ SoC			MicroBlaze
プロバイダー	製品	Cortex-A9	Cortex-A53	Cortex-R5	VCU	Mali-400	Cortex-A72	Cortex-R5F	AIE	MicroBlaze
AMD	ベアメタル	○	○	○	○	○	○	○	○	○
AMD	FreeRTOS	○	○	○	X	X	○	○	○	○
BlackBerry	QNX Neutrino	○	○	X	○	○	○	X	X	X
BlackBerry	QNX OS for Safety	○	○	X	○	○	○	X	X	X
Wind River	VxWorks	○	○	○	X	○	○	○	X	X
Green Hills	INTEGRITY-178	X	○	X	X	X	○	X	X	X
	INTEGRITY	○	○	X	X	X	○	X	X	X
	u-velOsity	X	X	○	X	X	X	○	X	X
Siemens	Nucleus	○	○	○	X	X	X	○	X	X
PX5	PX5 RTOS	X	○	○	X	X	X	X	X	○
Microsoft	Azure RTOS	○	○	○	X	X	X	X	X	○
ETAS	ETAS RTA-OS	○	○	○	X	X	X	X	X	X
Sysgo	PikeOS	○	○	X	X	X	X	X	X	X
Sysgo	PikeOS for MPU	X	X	○	X	X	X	X	X	X
Lynx	LynxOS-178	X	○	X	X	X	X	X	X	X
Weston Embedded	Cesium Cs/OS2, OS3	○	○	○	X	X	X	X	X	X
DDC-I	Deos	○	○	X	X	X	X	X	X	X
RTEMS	RTEMS	○	○	○	X	X	○	○	X	○
eForce	uC3	○	○	X	X	X	X	X	X	X
ENEA	OSE	○	○	X	X	X	X	X	X	X
eSOL	eT-kernel	○	○	X	X	X	X	X	X	X
Silicon Labs	Micrium uc/OS-II / OS-III⁵	○	○	○	X	X	X	X	X	X
Sciopta	Sciopta RTOS	○	○	○	X	X	X	X	X	X
Wittenstein	SafeRTOS	○	X	X	X	X	X	X	X	X
Segger	emBOS	〇¹	X	X	X	X	X	X	X	X

^注記: ほとんどの RTOS は一定レベルの安全基準に対する認証を取得しています。安全性に関する特定の要件がある場合は、OS ベンダーにお問い合わせください。

1 - SMP サポートなし
2 - Micrium はサポートのみ対応。現在は、Weston Embedded 社が「Cesium」というブランド名で OS を提供。
3 - アーキテクチャサポートパッケージ
4 - 開発中
5 - レガシのみ。サポートについては、Weston Embedded 社にお問い合わせください。

詳細およびサポートリソースについては、AMD Wiki のエンベデッドソフトウェアエコシステムをご覧ください。

仮想化およびハイパーバイザー

AMD は、高度なマルチ OS システムデザインを完成させるために必要な技術、資料、およびサポートを提供しています。AMD エコシステムが提供する製品は次のとおりです。

ベンダー	製品	Versal アダプティブ SoC	Zynq UltraScale+ MPSoC	Zynq 7000 SoC
AMD	Xen Hypervisor	○	○	X
BlackBerry	QNX Hypervisor	○	○	X
Wind River	Helix Virtualization Platform	○	○	X
Sysgo	PikeOS Hypervisor	X	○	○
Green Hills	Integrity Multivisor	○	○	X
Lynx	LynxSecure Separation Kernel Hypervisor	○	○	X
Dornerworks	SEL4	○	○	X
Siemens	Nucleus Hypervisor	X	○	○
General Dynamics Mission Systems	OKL4 Microvisor	X	○	X

^注記: 1 - サービス契約が必要

詳細およびサポートリソースについては、AMD Wiki のエンベデッドソフトウェアエコシステムをご覧ください。

ベアメタルおよびライブラリ

AMD は、その他のライブラリおよびベアメタルドライバーも提供しています。このライブラリは、AMD のデバイス専用に開発されています。

ライブラリ
wip – ネットワーク TCP/IP スタック xilisf – フラッシュスタンドアロン BSP – ボードサポートパッケージ xilffs – FAT File システム xilfpga – PL/FPGA 管理 (ビットストリーム読み込み) xilskey – セキュリティ xilsecure – セキュリティ xilrsa – セキュリティ

ベアメタルドライバーおよびライブラリの詳細およびサポートリソースについては、AMD Wiki のベアメタルおよびライブラリをご覧ください。

エンベデッド Linux

オープンソースの Linux は、エンベデッドハードウェアで最も一般的に使用されるオペレーティングシステムであり、AMD は 2001 年の AMD Virtex™-II Pro FPGA リリース以来、自社の FPGA およびアダプティブ SoC デバイス向けに Linux サポートを提供しています。また、AMD は、PetaLinux や Yocto などのビルド環境に加えて、 Canonical 社認定の Ubuntu など AMD デバイスをターゲットにしたサードパーティベンダーによる商用サポートも提供しています。

Yocto

Yocto プロジェクトで以下のように記載されています。「Yocto プロジェクトとは、ハードウェアアーキテクチャに関係なく、エンベデッド製品用の Linux ベースのカスタムシステムを作成できるようサポートするオープンソースの共同プロジェクトです。このプロジェクトは、世界中の開発者がエンベデッドデバイス向けのカスタム Linux イメージを作成する際に利用できる技術、ソフトウェアスタック、コンフィギュレーション、またベストプラクティスを共有するための手段を提供しています。」

PetaLinux

PetaLinux ツールは、AMD のプロセッシングシステム上でエンベデッド Linux ソリューションをカスタマイズ、ビルド、および評価するために必要なものをすべて提供します。設計生産性の加速を目的とするこのソリューションは、AMD のハードウェアデザインツールと連動し、Versal™ アダプティブ SoC、Zynq™ UltraScale+™ MPSoC、Zynq 7000 SoC、および MicroBlaze™ プロセッサ向けの Linux システム開発をサポートします。

Linux

プロバイダー	製品	ディストリビューション	Versal アダプティブ SoC	Zynq UltraScale+ MPSoC	Zynq 7000 SoC	MicroBlaze
AMD	PetaLinux	Yocto	○	○	○	○
AMD	Yocto	Yocto	○	○	○	○
Canonical	Ubuntu	Debian	〇	○	X	X
Wind River	Wind River Linux	Yocto	○	○	○	X
Foundies.io	FoundriesFactory	Yocto	○	○	X	X
Siemens	Sokol Flex OS	Yocto	X	○	○	X
Siemens	Sokol Omni OS	Debian	X	○	X	X
TimeSys	Linux Services	Yocto	○	○	○	X
MontaVista	CGX/CGE	Yocto	X	○	○	X
ArchLinuxARM	ArchLinuxARM	該当なし	X	X	○	X

^情報: 1 - VCK190 向けベアメタル

詳細およびサポートリソースについては、AMD Wiki のエンベデッドソフトウェアエコシステムをご覧ください。

オープンソースプロジェクト

QEMU

QEMU (Quick EMUlator) はオープンソースで、クロスプラットフォームのシステムエミュレーターです。主に x86 アーキテクチャの Linux オペレーティングシステム上で実行され、AMD ZCU102 や VCK190 ボードなどフルシステム (一般的にゲストと呼ばれるもの) をエミュレートできます。

エミュレーションの対象となるのは、プロセッサ、ペリフェラル、開発ボード上のその他のハードウェアが含まれ、仮想化されたハードウェア上で実際のオペレーティングシステムやアプリケーションを起動できます。

また、QEMU は CAN、Ethernet、USB などのインターフェイスを介してホストマシンと通信できるため、ゲストマシンはホストから実世界のデータをリアルタイムで受け取り、利用することが可能になります。

Xen ハイパーバイザー

Xen は、Xen プロジェクトによって開発および管理され、オープンソースコミュニティに提供されているタイプ 1 ハイパーバイザです。Xen を使用することで、AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoC 上で複数のオペレーティングシステムのインスタンスやベアメタルアプリケーションを実行できるようになります。Xen ハイパーバイザの詳細は、Xen プロジェクト開始ページをご覧ください。

U-Boot

U-Boot は、Linux コミュニティで最も使用されているオープンソースの汎用ブートローダーです。AMD ボード上で実行できる U-Boot を提供しており、これらは Git ツリー (https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx) から入手できます。

Arm Trusted Firmware

Arm® Trusted Firmware は ARMv8-A アーキテクチャ向けのセキュアソフトウェアリファレンスを提供します。また、PSCI (Power State Coordination Interface) などのさまざまなインターフェイス規格やセキュアモニターコードを実装できるため、非セキュアなソフトウェアとの連携を実現できます。AMD の Arm Trusted Firmware ポートは、https://github.com/Xilinx/arm-trusted-firmware で入手可能です。

リソース

ビデオ