RZ T2H PCIe裸機(jī)程序開(kāi)發(fā)和Linux下的配置介紹

瑞薩電子最新推出RZ/T2H工業(yè)專(zhuān)用MPU，單芯片提供強(qiáng)大應(yīng)用處理性能，多協(xié)議工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及高達(dá)9軸高精度實(shí)時(shí)控制，支持Linux，RTOS及baremetal操作。除了強(qiáng)大CPU性能和9軸控制外設(shè)外，還提供2個(gè)PCIe Gen3通道等高速外設(shè)。本文主要介紹PCIe外設(shè)的功能、裸機(jī)下EP模式的程序開(kāi)發(fā)、以及在Linux下，如何編譯網(wǎng)卡的流程。

RZ/T2H產(chǎn)品簡(jiǎn)介

框圖

特性

CPU：Arm Quad Cortex-A55，最高工作頻率1200MHz

CPU：Arm Dual Cortex-R52，最高工作頻率1000MHz

內(nèi)存：每個(gè)R52內(nèi)核擁有576KB緊耦合內(nèi)存（帶 ECC），內(nèi)置2MB RAM（帶ECC）

LPDDR4 SDRAM內(nèi)存接口

三角函數(shù)加速器

3端口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)搭載TSN和3個(gè)以太網(wǎng) GMAC

工業(yè)以太網(wǎng)：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP等。

編碼器接口：16ch（支持A-format、EnDat、BiSS、HIPERFACE DSL、FA-CODER）

多達(dá)9軸的電機(jī)控制

Octa/Quad SPI支持

ADC：12位4ch x 2個(gè)單元+6ch x 1個(gè)單元

ΔΣ I/F: 30ch

封裝：729引腳FCBGA

電壓：0.8V內(nèi)核；1.1V DDR；1.8V PLL、OSC、USB I/O；3.3V GPIO、xSPI、RMII、MII

PCIe外設(shè)介紹及開(kāi)發(fā)

1. PCIe外設(shè)的功能

RZ T2H的PCIe支持PCIe 3.0接口。如下圖所示，在RZ/T2H的開(kāi)發(fā)板中，預(yù)留了PCIe X4和X1接口

其中有兩條lane，通過(guò)撥碼盤(pán)的設(shè)置，可以讓T2H扮演RC，也可以扮演EP，也可以同時(shí)扮演RC和EP模式：

用戶可以根據(jù)使用場(chǎng)景，通過(guò)撥碼盤(pán)來(lái)配置EP和RC。

2. 作為EP的實(shí)際用例和代碼實(shí)現(xiàn)

某A客戶將RZ T2H作為EP，接入Windows。由于RZ T2H有強(qiáng)大的性能，例如4個(gè)A55的核和2個(gè)R52的核，有3個(gè)GMAC等強(qiáng)大的外設(shè)功能。所以客戶將主控制程序放在Windows端，通過(guò)PCIe與RZ T2H通信，RZ T2H作為EtherCAT主站來(lái)組建工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

客戶的主要業(yè)務(wù)邏輯在Windows工控機(jī)端，希望通過(guò)PCIe設(shè)備快速的組建工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，并希望RZ T2H不跑任何操作系統(tǒng)。根據(jù)RZ T2H的用戶數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們根據(jù)以下流程編寫(xiě)了無(wú)操作系統(tǒng)的PCIe EP程序。再加上瑞薩強(qiáng)大的FSP配置軟件，用戶可以快速的實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯。

以下是RZ T2H的EP初始化流程。

1）設(shè)置EP模式和Channel

因?yàn)門(mén)2H有兩個(gè)channel，每個(gè)channel可以單獨(dú)配置成EP或RC，所以根據(jù)用戶手冊(cè)可以去配置PCIE_MODE。

而對(duì)于linkmode，T2H有2lanes X 1channel或1lane X 2 channels的選項(xiàng)。對(duì)于multi-link，選擇1 lane X 2channels。Channel 0/1是相互獨(dú)立的。

2）發(fā)出reset（ARESETn）

3）釋放模塊停止?fàn)顟B(tài)

4）釋放從停止功能

5）釋放reset（RST_LOAD_B，RST_CFG_B）

6）設(shè)置PHY的參數(shù)，這里用固定值

7）設(shè)置硬件寄存器組

硬件寄存器組包括PCIe的Device ID，Vendor ID，Revision ID，Class Code等。相當(dāng)于配置PCIe Type 0的64字節(jié)header。

8）允許ASPM L1的狀態(tài)轉(zhuǎn)換

9）中斷設(shè)置。以下均為常規(guī)中斷設(shè)置，直接引用即可。

10）釋放reset（RST_PS_B，RST_GP_B，RST_B，RST_OUT_B），等500us，再釋放RST_RSM_B。

對(duì)于EP的初始化流程，在以下鏈接中有更詳細(xì)的介紹。

當(dāng)以上流程完成后，再根據(jù)AXI總線配置AWBase，ADest，將PCIe的BAR基地址映射到SRAM地址。

瑞薩電子同時(shí)也基于Windows Drive Framework，開(kāi)發(fā)出了T2H的Windows端驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該燒錄了如上固件的T2H插入PC，并裝入Windows驅(qū)動(dòng)后，會(huì)看到：

除了基于WDF的驅(qū)動(dòng)程序外，瑞薩電子還在Windows的驅(qū)動(dòng)層作了效率分析。由于Windows是非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，對(duì)于應(yīng)用層調(diào)用驅(qū)動(dòng)層的讀取/寫(xiě)入函數(shù)，延時(shí)不可預(yù)測(cè)。所以在Windows的驅(qū)動(dòng)層做了數(shù)據(jù)的收發(fā)測(cè)試，可以達(dá)到PCIe3.0的效率。

下圖是T2H與臺(tái)式機(jī)的PCIe X1接口的連接：

同時(shí)，瑞薩還提供了T2H作為RC的裸機(jī)代碼。下圖是一臺(tái)T2H作為RC，另一臺(tái)T2H作為EP的連接和通信（注意PCIe連接線的RX與TX需要交換方向）。

3. 在Linux下使用BCM5751 PCIe網(wǎng)卡的流程

本文以此PCIe網(wǎng)卡為例，實(shí)現(xiàn)T2H在Linux下使能該網(wǎng)卡。

T2H采用YOCTO構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)，對(duì)于BCM5751，需要將Tigon3模塊編譯進(jìn)image。

1）通過(guò)menuconfig來(lái)built in Broadcom Tigon3 support。

其具體路徑是：

Linux Kernel Configuration

└─>Device Drivers

└─>Network device support

└─>Ethernet driver support

└─>Broadcom Tigon3 HWMON support

注意：通過(guò)MACHINE=rzt2h-dev bitbake virtual/kernel -c menuconfig打開(kāi)menuconfig

2）編譯完BSP并燒錄鏡像文件后，插入PCIe網(wǎng)卡并重啟T2H開(kāi)發(fā)板

可以看到，該P(yáng)CIe設(shè)備已經(jīng)生成了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。并且外設(shè)PC已可以與enp1s0進(jìn)行ping了。