RK3568J支持非對(duì)稱AMP : Linux+RTOS/裸機(jī)啦！

經(jīng)驗(yàn)老道的工程師都知道，在工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)邏輯里面，對(duì)CPU采集工業(yè)傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)性要求非常高，同時(shí)，操作系統(tǒng)對(duì)這些傳感器信號(hào)的處理，也作了非常嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性限制。

對(duì)于實(shí)時(shí)傳感器信號(hào)的采集捕獲，通常是采用“單片機(jī)+RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)”這種組合方式進(jìn)行處理；而對(duì)于復(fù)雜的傳感器信號(hào)處理、業(yè)務(wù)應(yīng)用邏輯和網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理，通常是采用“嵌入式SOC+Linux分時(shí)操作系統(tǒng)”這種組合較為恰當(dāng)。

市場(chǎng)上現(xiàn)在有不少處理器芯片，在其芯片內(nèi)部集成了多個(gè)處理器核心，分時(shí)系統(tǒng)核心和實(shí)時(shí)系統(tǒng)核心，不同的處理器核心之間通過(guò)高速總線進(jìn)行數(shù)據(jù)共享處理，這次要分享的芯片主角是瑞芯微的RK3568J。

創(chuàng)龍科技基于 RK3568J 處理器芯片，研發(fā)出具有“非對(duì)稱AMP雙系統(tǒng)”的工業(yè)級(jí)核心板 SOM-TL3568，并且對(duì)工程師們開(kāi)源了 Linux + RTOS/裸機(jī) 的應(yīng)用案例，廣泛應(yīng)用于工業(yè)相關(guān)領(lǐng)域。

“非對(duì)稱AMP”雙系統(tǒng)是什么

非對(duì)稱AMP(Asymmetric Multi-Processing)，即非對(duì)稱多處理架構(gòu)。“非對(duì)稱AMP”雙系統(tǒng)主要是指運(yùn)行同一塊芯片內(nèi)包含多個(gè)處理核心，多個(gè)核心可以獨(dú)立運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，或這運(yùn)行裸機(jī)應(yīng)用程序。

例如，使用多個(gè)核心分別運(yùn)行Linux + RTOS/裸機(jī)應(yīng)用程序，但需要注意的是，必需要有一個(gè)主核心來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)以及其它從核心。

每個(gè)處理器核心之間的數(shù)據(jù)空間相互隔離，即擁有屬于自己的內(nèi)存，既可各自獨(dú)立運(yùn)行不同的任務(wù)，同時(shí)又可以多個(gè)核心之間進(jìn)行通信。

隨著工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)多任務(wù)和實(shí)時(shí)性要求的不斷提高，非對(duì)稱AMP架構(gòu)如今已成為一種新的選擇，其主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，如工業(yè)PLC、運(yùn)動(dòng)控制器、機(jī)器人控制器、繼電保護(hù)裝置、小電流選線設(shè)備等。

“非對(duì)稱AMP”對(duì)工業(yè)有何重要意義

1- 更強(qiáng)的“系統(tǒng)實(shí)時(shí)性”非對(duì)稱AMP架構(gòu)之所以擁有更強(qiáng)的系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，其原因在于，可以使用固定的核心進(jìn)行實(shí)時(shí)任務(wù)處理。因此，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中采用非對(duì)稱AMP架構(gòu)，可以同時(shí)兼顧工業(yè)系統(tǒng)控制設(shè)備需要的復(fù)雜功能和實(shí)時(shí)性。 采用AMP架構(gòu)，能夠極大地提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，從而提高系統(tǒng)執(zhí)行效率、計(jì)算能力及響應(yīng)外部事件速度等。

2- 更高的“系統(tǒng)穩(wěn)定性”非對(duì)稱AMP架構(gòu)擁有更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性，是因?yàn)闊o(wú)需多個(gè)分立CPU之間進(jìn)行頻繁數(shù)據(jù)交互。 在AMP架構(gòu)中，每個(gè)處理器核心之間相互隔離，獨(dú)立擁有屬于自己的內(nèi)存，核心之間的數(shù)據(jù)互不干擾。開(kāi)發(fā)者可根據(jù)工業(yè)場(chǎng)景需要，靈活地指定某個(gè)任務(wù)在某個(gè)核心上獨(dú)立運(yùn)行，也可指定不同核心系統(tǒng)之間進(jìn)行相互數(shù)據(jù)通信，因此系統(tǒng)穩(wěn)定性將會(huì)大大提高，有效地降低系統(tǒng)崩潰的概率，從而保證數(shù)據(jù)信息完整穩(wěn)定性。

3- 更低的“系統(tǒng)硬件成本”核間通信方式?jīng)Q定了，僅需要一套硬件電路就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，使得非對(duì)稱AMP架構(gòu)方案擁有更低的系統(tǒng)硬件成本。 AMP架構(gòu)中各核心可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，可并行執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，在開(kāi)發(fā)中不需額外搭建其他系統(tǒng)硬件電路，在提高效率的同時(shí)，大大降低系統(tǒng)硬件成本。而如果采用分立CPU的設(shè)計(jì)方案，則需要兩套硬件電路(CPU/ROM/RAM/PMIC)，系統(tǒng)硬件成本成倍增加。

RK3568J非對(duì)稱AMP開(kāi)發(fā)案例

創(chuàng)龍科技基于 RK3568J 處理器研發(fā)的工業(yè)級(jí)核心板(SOM-TL3568)，現(xiàn)已提供了非對(duì)稱AMP開(kāi)發(fā)案例，并繼續(xù)快速完善中。 目前已經(jīng)提供了GPIO、UART控制功能案例，同時(shí)計(jì)劃在近1~2個(gè)月陸續(xù)提供基于AMP架構(gòu)的SPI、I2C、CAN、PCIe等案例。

SOM-TL3568核心板CPU、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等所有器件均采用國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)方案，國(guó)產(chǎn)化率100%。 （1分鐘解鎖國(guó)產(chǎn)化率100%的RK3568J工業(yè)核心板）

接下來(lái)，我們以串口回顯功能為例，演示一下SOM-TL3568核心板的非對(duì)稱AMP案例的開(kāi)發(fā)基本流程。

實(shí)現(xiàn)串口回顯功能案例案例實(shí)現(xiàn)功能：CPU0、CPU1、CPU2核心運(yùn)行Linux系統(tǒng)；CPU3核心運(yùn)行Baremetal、RT-Thread(RTOS)程序，實(shí)現(xiàn)RS485 UART7串口的回顯功能。

圖 1

請(qǐng)將產(chǎn)品資料案例提供的amp.img鏡像，拷貝至評(píng)估板文件系統(tǒng)，然后在開(kāi)發(fā)板命令行終端，執(zhí)行如下命令，將其固化至Linux系統(tǒng)啟動(dòng)卡對(duì)應(yīng)分區(qū)。

備注：如需固化到eMMC，需要將設(shè)備節(jié)點(diǎn)修改為"/dev/mmcblk0p8"。

Target #dd if=amp.img of=/dev/mmcblk1p8conv=fsync

Target #sync

Target #reboot

圖 2

將評(píng)估板上電啟動(dòng)后，在U-Boot終端倒計(jì)時(shí)結(jié)束之前，按下空格鍵進(jìn)入到U-Boot的命令行模式，然后執(zhí)行如下命令，關(guān)閉設(shè)備樹(shù)的uart0和uart7配置，以避免Linux內(nèi)核占用案例的外設(shè)資源。

U-Boot #fdt set /serial@fdd50000 status "disable"

U-Boot #fdt set /serial@fe6b0000 status "disable"

U-Boot #boot

圖 3

在核心板的 U-Boot 啟動(dòng)成功后，將自動(dòng)加載運(yùn)行amp.img鏡像，RS232的UART0串口終端，將打印出程序運(yùn)行的信息。

圖 4Baremetal程序串口終端

圖 5RT-Thread(RTOS)程序串口終端

在RS485 的 UART7 串口輸入8個(gè)字符，然后按回車，串口終端將回顯輸出接收到的字符。

圖 6

與此同時(shí)RS232 的 UART0 串口終端，將打印如下程序運(yùn)行的信息。

圖 7Baremetal 程序終端日志

圖 8RT-Thread 程序終端日志

審核編輯：劉清