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四核Cortex-A53+Cortex-M4多核CPU如何实现工业实时控制--基于i.MX...

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发表于 2022-4-28 09:35:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着ARM处理器性能不断增强,当前越来越多产品都倾向尽量用单一架构的高性能ARM平台来满足产品的不同功能要求。但是,在工业应用领域还是要面对一些实时控制和通讯的要求,单一系统架构无法完全满足。面对复杂的工业应用场景,创龙科技推出了基于NXP i.MX 8M Mini设计的工业核心板和评估板,提供了四核Cortex-A53 + 单核Cortex-M4异构多核的组合使用方法,使Cortex-M4发挥出MCU实时控制性的特性,从而满足复杂的工业应用场景。

NXP i.MX 8M Mini是一款集成4核ARM Cortex-A53 + 单核ARM Cortex-M4的异构多核SoC处理器。Cortex-A53核主频高达1.6GHz,运行Linux系统,可实现复杂的人机交互和高速运算等应用要求。Cortex-M4核运行裸机或FreeRTOS系统,实现实时控制和通讯的任务,比如:电机实时控制、IO实时控制、串口通讯、与FPGA通过FLexSPI实时通讯等。



图 1 i.MX 8M Mini处理器资源框图




图 2 i.MX 8M Mini Cortex-M4资源框图

产品资料(用户手册、核心板硬件资料、产品规格书)可点击下方链接或扫码二维码获取。





1 rpmsg_lite_pingpong_rtos案例
1.1 案例功能
(1) Cortex-A53释放Cortex-M4,然后初始化RPMsg,并创建端点。
(2) Cortex-A53启动Linux系统,执行握手服务,创建通信信道,并发送一条信息至Cortex-M4。
(3) Cortex-M4接收到第一条信息时,计数器自加1,然后回发计数器值至Cortex-A53。
(4) Cortex-A53接收Cortex-M4发送的计数器数值,计数器自加1,然后回发计数器数值至Cortex-M4。
(5) 当计数器数值大于100时,通信结束。

1.2 案例测试
案例bin目录下分别提供了TCM版本程序镜像文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote.bin和DDR版本程序镜像文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote_ddr.bin。
在U-Boot命令行加载运行Cortex-M4程序镜像文件后,RS232 UART4调试串口打印如下信息。


图 3
运行boot命令,在Cortex-A53启动运行Linux系统。
U-Boot=>boot


图 4
进入评估板文件系统后,执行如下命令加载imx_rpmsg_pingpong模块,启动核间通信。
Target#modprobe imx_rpmsg_pingpong


图 5
加载模块后,Cortex-M4将接收Cortex-A53发送的数据,并将其转发回Cortex-A53,循环50次后结束。RS232 UART4调试串口打印信息如下。



图 6



图 7
1.3 关键代码
Linux驱动程序
驱动的实现在imx_rpmsg_pingpong.c中完成,此文件位于内核"drivers/rpmsg/"路径下。
(1) Linux系统加载驱动后,先发送一条helloMsg,然后发送第一条乒乓信息。

图 8
(2) 在回调函数中,每次接收到Cortex-M4的计数器数据后自加1,并回发至Cortex-M4,直到计数器数值大于100。


图 9
FreeRTOS程序
程序主体位于main函数中,定义位于main_remote.c中。
(1) 在main函数中首先初始化引脚等相关资源,然后创建app_task任务,并启动任务列表。


图 10
(2) 在app_task任务中定义共享内存基地址,需和设备树中指定地址一致,再初始化RPMsg资源,并等待连接上远程终端。


图 11
(3) 接收helloMsg,并循环收发乒乓信息。


图 12
(4) 信息以乒乓形式结束后注销RPMsg相关资源,并进入死循环。

图 13
2 rpmsg_lite_str_echo_rtos案例
2.1 案例功能
(1) Cortex-A53释放Cortex-M4,然后初始化RPMsg,并创建端点。
(2) Cortex-A53启动Linux,执行握手服务,并创建通信信道。
(3) Linux驱动生成"/dev/ttyRPMSG30"节点,将用户输入至该节点的数据发送至Cortex-M4。
(4) Cortex-M4接收数据并进行打印,再将数据回发至Cortex-A53。
(5) Cortex-A53(Linux驱动)接收数据并进行打印。
2.2 案例测试
案例bin目录下分别提供了TCM版本程序镜像文件rpmsg_lite_str_echo_rtos.bin和DDR版本程序镜像文件rpmsg_lite_str_echo_rtos_ddr.bin。
在U-Boot命令行加载运行Cortex-M4程序镜像文件后,RS232 UART4调试串口打印如下信息。



图 14
运行boot命令,在Cortex-A53启动运行Linux系统。
U-Boot=>boot


图 15
进入评估板文件系统后,执行如下命令加载imx_rpmsg_tty模块,启动核间通信。
Target#modprobe imx_rpmsg_tty


图 16
Linux系统加载模块后,会发送数据"hello world"至Cortex-M4。Cortex-M4接收到数据后,在RS232 UART4调试串口将数据进行打印。


图 17
在USB TO UART2调试串口执行如下命令,将接收到的数据发送至Cortex-M4。
Target#echo tronlong > /dev/ttyRPMSG30

图 18
Cortex-M4接收到数据后,在RS232 UART4调试串口将数据进行打印,同时将数据回发至Cortex-A53。


图 19
在USB TO UART调试串口执行如下命令,可查看Cortex-M4回发的数据。
Target#dmesg | grep rpmsg_tty


图 20
2.3 关键代码
Linux驱动程序
驱动的实现在imx_rpmsg_tty.c中完成,此文件位于内核"drivers/rpmsg/"路径下。
(1) imx_rpmsg_tty.c的写函数实现数据的发送,发送缓存最大设置为256Byte。


图 21
(2) 在回调函数中,每次接收到Cortex-M4的数据后,都以16进制的方式进行打印,打印等级为KERM_DEBUG。


图 22
FreeRTOS程序
程序主体位于main函数中,定义位于main_remote.c中。
(1) 在main函数中初始化引脚等相关资源,然后创建app_task任务,并启动任务列表。


图 23
(2) 在app_task任务中定义共享内存基地址,需和设备树中指定地址一致,再初始化RPMsg资源,并创建通信终端。


图 24
(3) 在for循环中实现数据收发。


图 25
IMX8 Cortex-A53与Cortex-M4多核通信开发案例是创龙科技(Tronlong)基于NXP i.MX 8M Mini处理器设计的工业评估板——TLIMX8-EVM上实现的,它由核心板+底板构成,用户使用核心板进行二次开发时,仅需专注上层运用,降低了开发难度和时间成本,可快速进行产品方案评估与技术预研。

IMX8 Cortex-A53与Cortex-M4多核通信开发案例是创龙科技(Tronlong)基于NXP i.MX 8M Mini处理器设计的工业评估板——TLIMX8-EVM上实现的,它由核心板+底板构成,用户使用核心板进行二次开发时,仅需专注上层运用,降低了开发难度和时间成本,可快速进行产品方案评估与技术预研。

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