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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