T113-i開發(fā)板RISC-V核的實時應用方案

繁花之語

隨著市場對嵌入式設備的功能需求越來越高，集成了嵌入式處理器和實時處理器的主控方案日益增多，以便更好地平衡性能與效率——實時核負責高實時性任務，A核處理復雜任務，兩核間需實時交換數(shù)據(jù)。然而在數(shù)據(jù)傳輸方面，傳統(tǒng)串行接口盡管成本較低，但其傳輸速率相對較慢；反之，并行接口雖然傳輸速度快，但成本卻比較高。因此，單芯片多核異構處理器就成為能夠滿足需求的理想選擇。RISC-V作為一種開源指令集架構，以其簡潔性、一致性、可擴展性以及高編譯效率，為實時性處理場景提供了強大的支持。將A核與RISC-V核結合作為單芯多核異構方案，可以有效利用RISC-V的這些優(yōu)勢，實現(xiàn)高性能與高實時性的有效結合。

本文將以飛凌嵌入式OK113i-S開發(fā)板為例，為大家介紹RISC-V核的資源和應用案例。

1、T113i開發(fā)板的RISC-V核

飛凌嵌入式OK113i-S開發(fā)板是一款基于全志T113-i工業(yè)級處理器開發(fā)的高性價比開發(fā)板，集成了雙核Cortex-A7 CPU、64位玄鐵C906 RISC-V和DSP，能夠提供高效的計算能力和性價比。尤為值得一提的是，其內置的RISC-V核心作為一款超高能效的實時處理器，主頻峰值可達1008MHz，并標準配備了內存管理單元，能夠流暢運行RTOS系統(tǒng)或裸機程序，進一步提升了應用靈活性。

1.1 RISC-V核的特性

(1) 最高主頻可達1008MHz； (2) 32KB指令緩存； (3) 32KB數(shù)據(jù)緩存； (4) 可運行于超大容量的DDR ... ...

1.2 T113-i 核心板RISC-V核的接口資源

2、應用實例

2.1 SPI數(shù)據(jù)收發(fā)

本案例的硬件平臺采用飛凌嵌入式的T113i開發(fā)板，主要進行SPI回環(huán)測試。通過將SPI接口的MOSI（主設備數(shù)據(jù)輸出）和MISO（主設備數(shù)據(jù)輸入）兩個引腳進行短接，從而驗證SPI接口在數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程中的功能完整性和數(shù)據(jù)一致性。以下是對SPI回環(huán)測試的詳細解析：

(1) 功能介紹

(2) 效果實現(xiàn)

SPI發(fā)送和接收的FIFO均為64個，在底層hal庫程序中，當數(shù)據(jù)長度小于64字節(jié)時，采用中斷方式，當FIFO大于等于64字節(jié)時，采用DMA模式。

中斷方式傳輸效果：

DMA方式傳輸效果：

在DMA傳輸方式下，SPI速率默認為5Mbit/s，案例中平均傳輸速率為580.43KB/s，即4.6Mbit/s，接近理論值。

2.2 核間通信RPbuf

RPbuf是全志基于RPMsg所實現(xiàn)一套高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣�。RPMsg是基于共享內存和Msgbox中斷實現(xiàn)的一套核間通信機制，RPMsg除去頭部的16字節(jié)數(shù)據(jù)外，單次最多可發(fā)送496字節(jié)有效數(shù)據(jù)。因此，全志基于RPMsg實現(xiàn)了一套大數(shù)據(jù)量傳輸機制RPbuf，實現(xiàn)原理是在DDR中放置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過RPMsg傳輸DDR的地址和大小。我們以單次32KB數(shù)據(jù)傳輸為例進行展示。

(1) 功能介紹

• VirtIO：一套虛擬化數(shù)據(jù)傳輸框架，用于管理共享內存VRING； • VRING：由VirtIO管理的一個環(huán)形共享內存； • Msgbox：全志提供的一套消息中斷機制，已與linux內核中原生的mailbox框架適配； • MSGBOX_IRQ：Msgbox中斷； • RPMsg：基于VirtIO管理的共享內存所實現(xiàn)一套少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣埽?• RPbuf：全志基于RPMsg所實現(xiàn)一套大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?/font>

由上圖可知（以RISC-V核向A核發(fā)送數(shù)據(jù)為例），RPbuf首先將數(shù)據(jù)放置在DDR中，再將緩沖區(qū)首地址和大小通過RPMsg發(fā)送至A核（RPMsg將緩沖區(qū)首地址和大小放入VRING，然后請求Msgbox中斷，A核收到這個中斷后，在回調函數(shù)中使用RPMsg接口函數(shù)來從VRING中取出cmd）。

隨后A核從cmd handler中獲取緩沖區(qū)內的地址和長度，最后在應用層讀取數(shù)據(jù)，從而完成雙核間的數(shù)據(jù)傳輸。

(2) 效果展示

由上圖測試效果可以看到，帶寬大約為27~30Mbps。

以上就是飛凌嵌入式T113i開發(fā)板RISC-V核部分外設的使用方法，是不是感覺和單片機的開發(fā)一樣簡單方便呢？點擊下左側在線客服，索取OK113i-S開發(fā)板的SDK及RISC-V核的資料。