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[资料] 非对称的ARM双系统,如何实现工业产品的低延时——基于ZYNQ

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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2022-4-15 16:47:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    现代工业设备系统要求越来越复杂,既要强大的多任务的事务处理能力,又需要低延时实时任务处理能力的需求,特别是工业自动化控制领域(如数控机床、机械臂)、电力监测领域(如DTU、继保设备、一二次融合设备)等应用场景尤为迫切。为了满足日益复杂的系统要求,基于Xilinx Zynq-7020/7010实现的双系统解决方案。

    Xilinx Zynq-7020/7010是一款集成双核ARM Cortex-A9 + Artix-7 FPGA架构的单芯片SoC,它的OpenAMP框架可实现双核ARM Cortex-A9非对称使用方案,从而使双核ARM实现分别跑两个系统:一个ARM Cortex-A9跑Linux,一个ARM Cortex-A9作为实时核跑RTOS(FreeRTOS)或者裸机。实时核与FPGA端进行低延时的高速数据交换与实时通讯控制,低延时的实时任务要求。而跑Linux的 ARM核作为更上层应用,处理更复杂的业务事务。

    Xilinx Zynq-7020/7010单芯片SoC方案配合双系统的应用为工业控制、电力一二次融合设备、医疗电子、测试测量、汽车电子、通信等应用是更灵活、更具优势的解决方案。

    1、echo_test案例

    1.1 案例功能
    案例功能:CPU0使用RPMsg向CPU1发送数据,CPU1接收到数据后再使用RPMsg向CPU0回传数据。CPU0对回传的数据进行验证,并输出验证结果。

    1.2 操作说明
    将CPU1裸机或FreeRTOS可执行文件复制到评估板文件系统“/lib/firmware/”目录下,并执行如下命令加载CPU1程序。
    Target# echo echo_test.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
    Target# echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

    图 3
    执行如下命令加载RPMsg驱动,并在“/dev/”目录下生成RPMsg设备节点。
    Target# modprobe rpmsg_user_dev_driver

    图 4
    将CPU0应用程序可执行文件复制到评估板文件系统,并执行如下命令通过RPMsg与CPU1进行通信。
    Target# ./echo_test

    图 5
    输入1,并按回车键进行测试。

    图6

    图7
    输入2,并按回车键退出测试。

    图 8
    执行如下命令,停止CPU1程序。
    Target# echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state


    图 9
    2、matrix_multiply案例
    2.1 案例功能
    案例功能:CPU0随机生成两个矩阵并使用RPMsg向CPU1发送数据,CPU1接收到数据后进行矩阵乘法运算,再使用RPMsg向CPU0回传运算结果,然后CPU0通过串口终端输出运算结果。

    2.2 操作说明
    将CPU1裸机或FreeRTOS可执行文件复制到评估板文件系统“/lib/firmware/”目录下,并执行如下命令加载CPU1程序。
    Target# echo matrix_multiply.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
    Target# echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

    图 10
    执行如下命令加载RPMsg驱动,并在“/dev/”目录下生成RPMsg设备节点。
    Target# modprobe rpmsg_user_dev_driver

    图 11
    将CPU0应用程序可执行文件复制到评估板文件系统,并执行如下命令通过RPMsg与CPU1进行通信。
    Target# ./mat_mul_demo

    图 12
    输入1,并按回车键进行测试。

    图 13
    输入2,并按回车键退出测试。

    图 14
    执行如下命令,停止CPU1程序。
    Target# echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

    图 15
    3、内存分配说明
    512MByte DDR容量版本核心板的内存地址分配如下:
    表 1

    1GByte DDR容量版本核心板的内存地址分配如下:
    表 2

    如需修改CPU1程序(OpenAMP-remote app)内存地址空间范围,可通过更改设备树文件tlz7x-easyevm-s.dts、资源表rsc_table.c及链接文件lscript.ld对内存地址空间进行重新分配。三者需同步修改并保持一致,以确保固件程序链接地址与设备树配置的elf_ddr_0对应。所使用的资源(内存和virtio设备资源)不能超出设备树文件配置的内存范围。

    图 16设备树文件tlz7x-easyevm-s.dts配置

    图 17设备树文件tlz7x-easyevm-s.dts配置

    图 18 CPU1程序资源表rsc_table.c配置

    图 19 CPU1程序链接文件lscript.ld配置

    上述推文中的案例是在创龙科技(Tronlong)基于Zynq-7010/7020处理器设计的两款工业评估板——TLZ7x-EasyEVM、TLZ7x-EasyEVM-S上实现的,它由核心板+底板构成。

    图 20 TLZ7x-EasyEVM硬件资源框图

    图 21 TLZ7x-EasyEVM硬件资源框图

    图 22 TLZ7x-EasyEVM-S硬件资源框图


    图 23 TLZ7x-EasyEVM-S硬件资源框图


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