Zephyr 适配 Infineon KIT_PSE84_EVAL 开发指南：PSOC Edge E84 多核（CM33/CM55 + Ethos-U55 NPU）构建、烧录与安全启动

Zephyr 适配 Infineon KIT_PSE84_EVAL 开发指南：PSOC Edge E84 多核（CM33/CM55 + Ethos-U55 NPU）构建、烧录与安全启动

【免费下载链接】zephyrPrimary Git Repository for the Zephyr Project. Zephyr is a new generation, scalable, optimized, secure RTOS for multiple hardware architectures.项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/ze/zephyr

本文以 Zephyr 仓库中 KIT_PSE84_EVAL 板级文档 为骨架，系统讲解如何在 Zephyr RTOS 下基于 Infineon PSOC™ Edge E84 评估套件进行开发：包括板卡硬件架构、三个构建目标（CM33 Secure / CM33 Non-Secure / CM55）的区分与选择、west build/west flash的完整操作流程、KitProg3 调试与串口控制台配置、MCUboot 镜像格式与安全启动的启用方法，以及 TF-M 多核（mailbox relay）配对构建方案。读完本文，你将能够独立完成该板卡的固件构建、烧录、调试与安全启动配置，并对底层 devicetree 内存映射与 CMake 元数据签名机制有源码级的理解。

板卡概览：面向 ML / 可穿戴 / IoT 的异构计算平台

KIT_PSE84_EVAL是英飞凌（Infineon）基于 PSOC™ Edge E84 家族推出的评估套件，核心 SoC 为PSE846GPS2DBZC4A，搭载一颗Arm® Cortex®-M55 主核（400 MHz）、一颗Arm® Cortex®-M33 从核（200 MHz）以及一颗Arm® Ethos™-U55 NPU，专门面向机器学习推理、可穿戴设备与物联网应用场景。

该评估套件采用SODIMM 可拆卸 SOM + 功能丰富的底板的形态：

• SOM 模块上集成 MCU、128-Mb QSPI Flash、1-Gb Octal Flash、128-Mb Octal HYPERRAM™、PSOC™ 4000T CAPSENSE™ 协处理器，以及板载 AIROC™ CYW55513IUBG Wi-Fi + Bluetooth® 组合模块。
• 底板提供丰富的扩展接口：USB Host Type-A、USB Device Type-C、RJ45 以太网、M.2 B-key 与 E-key 插槽、Arduino、mikroBUS、Shield2Go 排针、MIPI-DSI 显示接口、模拟与 PDM 麦克风、耳机与扬声器输出、microSD 卡槽、CAPSENSE 按键与滑条，以及完整的调试排针（ETM/JTAG/SWD）。
• 调试能力：板载 KitProg3 编程器/调试器，通过 USB Type-C 连接。

从 Zephyr 板级目录看，板卡支持文件位于 boards/infineon/kit_pse84_eval，其中 devicetree 定义了三种构建视图：kit_pse84_eval_m33.dts（CM33 Secure）、kit_pse84_eval_m33_ns.dts（CM33 Non-Secure / TF-M）、kit_pse84_eval_m55.dts（CM55）。

构建目标（Board Targets）：三个镜像，三种用途

KIT_PSE84_EVAL 提供以下三个 Zephyr 构建目标：

注意：CM55 构建必须使用--sysbuild标志。Sysbuild 会自动创建 CM33 的enable_cm55伴生应用，用于引导（boot）CM55 核心。该逻辑定义在 sysbuild.cmake：当启用SB_CONFIG_BOARD_KIT_PSE84_EVAL_PSE846GPS2DBZC4A_M55时，会通过ExternalZephyrProject_Add从samples/basic/minimal生成名为enable_cm55的伴生应用，并设置CONFIG_SOC_PSE84_M55_ENABLE=1，由 CM33 负责释放并启动 CM55 核心。

注意：CM33 Secure 镜像在构建过程中会自动使用imgtool签名，构建输出为适合烧录的.signed.hex文件；Non-Secure（TF-M）变体则输出tfm_merged.hex文件。这一逻辑体现在 board.cmake：CM33 Secure 构建将 runner 的hex_file属性设置为${KERNEL_NAME}.signed.hex，CM33 Non-Secure 构建则设置为tfm_merged.hex。

硬件资源一览

核心规格

• SoC：PSOC™ Edge E84（PSE846GPS2DBZC4A）
• 主 CPU：Arm® Cortex®-M55 @ 400 MHz
• 从 CPU：Arm® Cortex®-M33 @ 200 MHz
• NPU：Arm® Ethos™-U55
• SOM Flash：128-Mb QSPI Flash + 1-Gb Octal Flash
• SOM RAM：128-Mb Octal HYPERRAM
• 无线：CYW55513IUBG（板载 SOM）+ M.2 E-key 外接射频
• 协处理器：PSOC™ 4000T CAPSENSE 协处理器
• 显示：MIPI-DSI（兼容 Raspberry Pi 与定制屏）
• 音频：模拟与 PDM 麦克风、耳机、扬声器
• 传感器：6 轴 IMU、3 轴磁力计
• USB：Host Type-A + Device Type-C
• 以太网：RJ45
• 扩展：M.2 B-key（存储）+ E-key（射频）、Shield2Go、mikroBUS、Arduino
• 存储：microSD 卡槽
• 用户 I/O：CAPSENSE 按键与滑条
• 安全：Arm® TrustZone®-M，带加密加速器的安全 enclave
• 调试：板载 KitProg3（SWD + UART 桥接），ETM/JTAG/SWD 排针
• 电源：Active HP / Deep Sleep 空闲模式，VDDA/VDDD：1800 mV
• 电压选项：MCU：2.7V / 3.3V / 4.2V；外设：1.8V / 3.3V

套件清单（Kit Contents）

• PSOC™ Edge E84 底板
• PSOC™ Edge E84 SOM 模块
• 4.3 英寸电容触摸显示屏与 USB 摄像头模块
• USB Type-C 转 Type-C 线缆
• 两根接近传感器引线
• 四个用于 Raspberry Pi 兼容显示屏的铜柱
• 快速入门指南

连接与 IO 映射（Connections and IOs）

LED

在 kit_pse84_eval_common.dtsi 中，三颗 LED 通过gpio-leds节点声明，分别映射到gpio_prt16的 7/6/5 号引脚，GPIO_ACTIVE_HIGH；kit_pse84_eval_m33.dts中的aliases将led0/led1/led2指向这三颗灯，供 Zephyr 应用按别名直接使用。

按键

对应 devicetree 中的gpio_keys节点（kit_pse84_eval_common.dtsi），按键配置为GPIO_PULL_UP | GPIO_ACTIVE_LOW，并绑定输入事件码INPUT_KEY_0，sw0别名指向user_bt。

默认 Zephyr 外设映射

在 devicetree 中（kit_pse84_eval_common.dtsi与kit_pse84_eval_m33.dts）：

• uart2（SCB2）作为zephyr,console与zephyr,shell-uart，当前速率 115200，引脚为 P6.7/P6.5；
• uart4（SCB4）作为zephyr,bt-hci，启用hw-flow-control（P10.0-P10.3 四线），并在其子节点中配置了 CYW55513 蓝牙控制器（infineon,bt-hci-uart，bt-reg-on-gpios位于 P11.0，固件下载与 HCI 工作速率均为 115200）；
• 此外i2c0（SCB0，P8.0/P8.1）上挂载了 BMI270 六轴 IMU（地址 0x68），CM55 构建还在同一 I2C 总线上配置了 FT5406 电容触摸屏（地址 0x38，480×800）。

系统时钟（System Clock）

PSOC™ Edge E84 使用 14 路高频时钟，主要时钟配置为：

• CLK_HF0：200 MHz（系统时钟）
• CLK_HF1：400 MHz（CM55 核心）
• CLK_HF2：300 MHz
• CLK_HF4：400 MHz

Devicetree 层面，kit_pse84_eval_m33.dts 中配置了三路 DPLL：

• dpll_lp0（时钟路径 0）：clock-frequency = <400000000>，feedback-div = <56>、reference-div = <7>、output-div = <1>；
• dpll_lp1（时钟路径 1）：49.152 MHz，用于低功耗外设路径；
• dpll_hp（时钟路径 2）：300 MHz，div-p/div-n/div-k分别为 0/11/1。

文件注释特别说明：clock-frequency仅用于 devicetree 参考，实际频率由其余分频参数决定，若需其他频率必须重新计算并写入dpll_*节点。随后clk_hf0~clk_hf13通过source-path引用不同时钟路径并设置分频系数，例如clk_hf0取 CLKPATH0 二分频得到 200 MHz，clk_hf1直接取 CLKPATH0 得到 400 MHz。

串口（Serial Port）

PSOC™ Edge E84 的控制台输出分配在SCB2（uart2），通过 KitProg3 的 USB-UART 桥接引出。默认通信参数为 115200 8N1。

蓝牙 HCI UART 分配在SCB4（uart4），带硬件流控（RTS/CTS）。

构建（Building）

以hello_world示例在 CM33 核心上构建：

west build -p -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33 samples/hello_world

构建 CM33 Non-Secure（TF-M）变体：

west build -p -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33/ns samples/hello_world

构建 CM55 核心（使用--sysbuild标志）：

west build -p -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m55 samples/hello_world --sysbuild

注意：CM55 构建必须加--sysbuild。Sysbuild 会自动创建 CM33 的enable_cm55伴生应用，由它来启动 CM55 核心（见 sysbuild.cmake）。

编程与调试（Programming and Debugging）

重要：板上BOOT SW拨码开关必须拨到ON，任何示例应用才能正常工作。在某些板卡上该开关位于附带的 LCD 屏幕下方。

KIT_PSE84_EVAL 板载 KitProg3 编程器/调试器，可用于编程和调试 PSOC™ Edge E84 的两个核心。

Infineon OpenOCD 安装

ModusToolbox™ Programming Tools软件包中自带 Infineon OpenOCD。也可以单独安装：下载对应平台的Infineon OpenOCD发行版，解压到任意目录即可。

注意：Linux 下需要为 KitProg3 配置设备访问权限。ModusToolbox™ Programming Tools 安装时会自动处理；若是单独安装 OpenOCD，需手动执行脚本openocd/udev_rules/install_rules.sh。

Zephyr 侧的 runner 配置位于 board.cmake：默认调试器/烧录器为openocd（也支持probe-rs，chip 指定为PSE846GPS4DBZC4A）。CM55 目标下，OpenOCD 连接到第二个端口（默认 3333 之外使用extended-remote :3334），并加载 pse84_cm55_restart.gdb 脚本提供restart命令（因为 CM55 由 CM33 的enable_cm55应用释放，GDBrun无法重启它）；west flash --erase会调用厂商erase_allOpenOCD 过程擦除片内 CM33 main_ns RRAM bank 及所有外接 SMIF/QSPI bank。

配置控制台

用 USB 线将 PC 连接到板上 KitProg3 的 USB Type-C 接口（J8），使用任意串口终端（minicom、PuTTY 等），参数如下：

• 波特率：115200
• 数据位：8
• 校验位：None
• 停止位：1

烧录（Flashing）

Windows 平台（一次性配置 Infineon OpenOCD 路径）：

west config build.cmake-args -- "-DOPENOCD=path/to/infineon/openocd/bin/openocd.exe"

Linux 平台（一次性配置）：

west config build.cmake-args -- -DOPENOCD=path/to/infineon/openocd/bin/openocd

两个平台下的构建 + 烧录命令一致：

CM33（Secure）：

west build -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33 -p always samples/hello_world west flash

CM33 Non-Secure / TF-M：

west build -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33/ns -p always samples/hello_world west flash

CM55（sysbuild）：

west build -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m55 -p always samples/hello_world --sysbuild west flash

烧录成功后，控制台应输出：

*** Booting Zephyr OS build vX.Y.Z *** Hello World! kit_pse84_eval

调试（Debugging）

west build -p -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33 samples/hello_world west debug

GDB 控制台启动后，即可在 PSOC™ Edge E84 的 CM33 核心上设置断点并进行标准 GDB 调试。

安全启动（Secure Boot）

PSOC™ Edge E84 MCU 的 ROM 中包含一个扩展引导阶段（extended boot stage）：复位后它直接跳转到第一个应用镜像。目标由板上的BOOT SW决定：

• BOOT SWOFF：ROM 扩展引导跳转到内部RRAM中的第一个应用；
• BOOT SWON：ROM 扩展引导跳转到外部 Flash中的第一个应用。

无论哪种情况，第一个应用镜像都必须是MCUboot 镜像格式：前置 MCUboot 镜像头（magic number、header size、vector table address、image size），后跟包含 hash/signature TLVs 的 trailer。出厂状态下设备未做安全启动预配置（未 provision），因此 ROM 扩展引导只校验镜像格式与哈希，不会针对已配置密钥做密码学签名验证。

镜像元数据如何自动生成

MCUboot 镜像格式由 soc/infineon/edge/pse84/pse84_metadata.cmake 中的辅助函数pse84_add_metadata_secure_hex()自动生成。该函数调用imgtool sign，其中 header 地址、header 大小与 slot 大小均从 devicetree 内存映射推导：

• 通过dt_reg_addr/dt_reg_size读取m33s_header（1 KB 头）与m33s_xip（2304 KB XIP 分区）的地址和大小，slot_size = m33s_xip_size + header_size；
• 由于同一片外部 Flash 存在三个视图（CBUS Secure 视图flash0_s@ 0x18000000、CBUS NS 视图flash0@ 0x08000000、SAHB 视图flash0_sahb@ 0x60000000，见 kit_pse84_eval_memory_map.dtsi），函数会把分区地址从flash0_s空间 rebase 到flash0_sahb空间，再传给imgtool sign；
• 默认不传入签名密钥，这对未 provision 的设备已经足够。

启用真正的签名校验（Enabling Secure Boot）

要让 ROM 扩展引导执行真正的签名验证，必须重新 provision 设备。请参照PSOC™ Edge Security Getting Started Application Note的2.2.1、2.2.2、2.2.3章节：

1. 生成（或导入）OEM 签名密钥对；
2. 将对应的公钥与生命周期转换（lifecycle transition）provision 到设备；
3. 编程所需的安全计数器 / 防回滚（anti-rollback）值。

设备 reprovision 完成后，需要修改 pse84_metadata.cmake 中的pse84_add_metadata_secure_hex()，让imgtool sign同时接收签名密钥与安全计数器。相关增补如下：

${PYTHON_EXECUTABLE} ${IMGTOOL} sign --version "0.0.0+0" --header-size ${header_size} --erased-val 0xff --pad-header --slot-size ${slot_size} --hex-addr ${header_addr} --key <oem-private-key-file> --security-counter <value> ${INPUT_FILE} ${OUTPUT_FILE}

其中<oem-private-key-file>是 OEM 私钥文件路径（如.pem文件），必须与 provision 进设备的公钥匹配；<value>是 provision 时分配的安全计数器值。缺少这些额外参数时，为已 provision 设备构建的镜像会被 ROM 扩展引导拒绝。

TF-M 多核支持（TF-M Multicore Support）

PSOC™ Edge E84 支持一种TF-M 配对构建（paired-build）配置：

• CM33 Non-Secure 应用作为安全固件（TF-M Secure Processing Environment）本地的 PSA client；
• CM55 Non-Secure 应用通过mailbox 中继（mailbox-based relay）访问运行在 CM33 上的同一个 TF-M SPE。

该功能由 Kconfig 选项CONFIG_PSOC_EDGE_M55_SRF_SUPPORT启用，且必须在两个镜像上都开启。

注意：此配置下 CM55 镜像不通过 sysbuild 构建。两个镜像都是独立的 Zephyr 应用，必须分别烧录；配对构建通过 CMake 变量协调，而非 sysbuild。

构建顺序与依赖（Build Order and Dependency）

CM55 构建会消费 CM33-NS TF-M 构建生成的 PSA manifest 头文件，因此CM33-NS 镜像必须先行构建。CM55 的 CMake 配置在 configure 阶段就期望 CM33-NS 构建输出可用，若找不到目录<cm33-ns-build>/tfm/generated/interface/include会以FATAL_ERROR失败。

默认情况下，CM55 构建在${ZEPHYR_BASE}/build下查找 CM33-NS 构建输出；若使用其他输出目录（如west build -d），必须通过 CMake 变量PSE84_CM33_BUILD_DIR把路径传给 CM55 构建。

构建步骤

第 1 步：构建带 mailbox/relay 支持的 CM33-NS 镜像（以显式构建目录为例）：

west build -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m33/ns \ -d build_multicore_33 samples/hello_world \ -- -DCONFIG_PSOC_EDGE_M55_SRF_SUPPORT=y

第 2 步：构建 CM55-NS 镜像，通过PSE84_CM33_BUILD_DIR指向上一步的 CM33-NS 构建目录：

west build -b kit_pse84_eval/pse846gps2dbzc4a/m55 \ -d build_multicore_55 samples/basic/blinky \ -- -DCONFIG_PSOC_EDGE_M55_SRF_SUPPORT=y \ -DPSE84_CM33_BUILD_DIR=build_multicore_33

若 CM33-NS 镜像使用默认build目录构建，-DPSE84_CM33_BUILD_DIR=...参数可以省略。

烧录步骤

两个镜像是相互独立的烧录产物，必须分别编程。先烧录 CM55 镜像——因为 CM33-NS 镜像在复位时会尝试引导 CM55 镜像，若找不到有效镜像跳转就会 fault：

west flash -d build_multicore_55 west flash -d build_multicore_33

参考资源

• KIT_PSE84_EVAL 板级文档（本文主题）
• 板卡 devicetree 公共定义
• 板卡内存/Flash/RRAM 分区映射
• CM33 Secure 构建 devicetree
• CM33 Non-Secure 构建 devicetree
• CM55 构建 devicetree
• CM33 Secure defconfig
• 烧录/调试 runner 配置
• CM55 sysbuild 伴生应用配置
• MCUboot 镜像元数据签名辅助脚本
• CM55 重启 GDB 脚本
• OpenOCD 配置文件

如需了解更多 PSOC™ Edge E84 与 KIT_PSE84_EVAL 的官方信息，可查阅PSOC Edge E84 SoC Website与KIT_PSE84_EVAL Board Website（英飞凌官网）；调试工具链可参考ModusToolbox™ Programming Tools、Infineon OpenOCD与KitProg3项目。若需在本地拉取本仓库进行构建，可执行：

git clone https://gitcode.com/GitHub_Trending/ze/zephyr

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