飛凌嵌入式T113-i開發(fā)板RISC-V核的實(shí)時(shí)應(yīng)用方案

隨著市場對嵌入式設(shè)備的功能需求越來越高，集成了嵌入式處理器和實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)核負(fù)責(zé)高實(shí)時(shí)性任務(wù)，A核處理復(fù)雜任務(wù)，兩核間需實(shí)時(shí)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(gòu)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(gòu)，以其簡潔性、一致性、可擴(kuò)展性以及高編譯效率，為實(shí)時(shí)性處理場景提供了強(qiáng)大的支持。將A核與RISC-V核結(jié)合作為單芯多核異構(gòu)方案，可以有效利用RISC-V的這些優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高性能與高實(shí)時(shí)性的有效結(jié)合。

本文將以O(shè)K113i-S開發(fā)板為例，為大家介紹RISC-V核的資源和應(yīng)用案例。

1、OK113i-S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(jià)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(jì)算能力和性價(jià)比。尤為值得一提的是，其內(nèi)置的RISC-V核心作為一款超高能效的實(shí)時(shí)處理器，主頻峰值可達(dá)1008MHz，并標(biāo)準(zhǔn)配備了內(nèi)存管理單元，能夠流暢運(yùn)行RTOS系統(tǒng)或裸機(jī)程序，進(jìn)一步提升了應(yīng)用靈活性。

1.1 RISC-V核的特性

(1) 最高主頻可達(dá)1008MHz；

(2) 32KB指令緩存；

(3) 32KB數(shù)據(jù)緩存；

(4) 可運(yùn)行于超大容量的DDR

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1.2 RISC-V核的接口資源

2、應(yīng)用實(shí)例

2.1 SPI數(shù)據(jù)收發(fā)

本案例為SPI回環(huán)測試，即將SPI的MOSI和MISO兩個(gè)引腳短接進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。

(1) 功能介紹

(2) 效果實(shí)現(xiàn)

SPI發(fā)送和接收的FIFO均為64個(gè)，在底層hal庫程序中，當(dāng)數(shù)據(jù)長度小于64字節(jié)時(shí)，采用中斷方式，當(dāng)FIFO大于等于64字節(jié)時(shí)，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(rèn)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(shí)現(xiàn)一套高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣?。RPMsg是基于共享內(nèi)存和Msgbox中斷實(shí)現(xiàn)的一套核間通信機(jī)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(shí)現(xiàn)了一套大數(shù)據(jù)量傳輸機(jī)制RPbuf，實(shí)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(jìn)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(nèi)存VRING；

? VRING：由VirtIO管理的一個(gè)環(huán)形共享內(nèi)存；

? Msgbox：全志提供的一套消息中斷機(jī)制，已與linux內(nèi)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(nèi)存所實(shí)現(xiàn)一套少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣埽?/p>

? RPbuf：全志基于RPMsg所實(shí)現(xiàn)一套大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?/p>

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(gè)中斷后，在回調(diào)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(nèi)的地址和長度，最后在應(yīng)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OK113i-S開發(fā)板RISC-V核部分外設(shè)的使用方法，是不是感覺和單片機(jī)的開發(fā)一樣簡單方便呢？