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“国产双系统”分享,RK3568J非对称AMP:Linux+RTOS/裸机

开源前哨 | 4 2023-10-26 20:21 0 0 0
UniSMS (合一短信)

大家好,今天我想和大家谈谈一种有趣的技术:非对称多处理架构,也称为非对称AMP双系统。这种架构可以在一个系统中同时运行两个操作系统,它对于提高系统效率和性能以及增强安全性具有重要意义。同时,我们还将通过开发案例和源码来了解如何实现这种技术。如果你对这个话题感兴趣,欢迎一起探讨!


何为“非对称AMP”双系统?

非对称多处理架构(AMP)允许不同的核心独立运行不同的操作系统或裸机应用程序,例如Linux与RTOS/裸机,但需要一个主核心来掌控整个系统以及其他从核心。每个处理器核心都是相互独立的,并且拥有自己的内存,既可以各自独立运行不同的任务,也可以进行核心之间的通信。


随着对嵌入式系统要求的不断提高,非对称AMP架构已经成为一种新的选择,广泛应用于工业领域,如工业PLC、运动控制器、机器人控制器、继电保护装置以及小电流选线设备等。


“非对称AMP”对工业有何意义

更强“系统实时性”
非对称AMP架构在实时任务处理方面具有更强的优势,因为其使用固定的核心来处理实时任务。因此,在工业自动化控制领域中采用非对称AMP架构时,可以兼顾工业系统控制设备所需的复杂功能和实时性。AMP架构能够显著提高系统实时性,从而提高系统执行效率、计算能力和响应外部事件的速度等。这种架构在处理复杂任务时,能够保持高效率的同时,还能保证系统的实时性,为工业自动化控制领域提供了更好的解决方案。

更高“系统稳定性”
非对称性AMP架构具有更高的系统稳定性,原因在于无需在多个独立的CPU之间进行频繁的数据交互。在AMP架构中,每个处理器核心相互隔离,并拥有自己的内存,核心之间互不干扰。开发者可以根据开发需求灵活地指定某个任务仅在特定核心上运行,或者指定不同的核心系统进行通信。因此,这种架构能够显著提高系统的稳定性,有效降低系统崩溃的概率,从而确保数据信息的完整性。

更低“系统硬件成本”
非对称AMP架构方案之所以拥有更低的系统硬件成本,是因为其内部通信方式使得仅需一套硬件电路即可实现复杂的功能。在AMP架构中,各个处理器核心可以运行不同的操作系统,并行执行多个任务,从而在提高效率的同时显著降低系统硬件成本。开发过程中,无需额外搭建其他系统硬件设备支持。相比之下,采用分立CPU方案需要两套硬件电路(CPU/ROM/RAM/PMIC),导致系统硬件成本大幅增加。

非对称AMP开发案例

创龙科技RK3568J工业核心板(SOM-TL3568)已经提供了非对称AMP开发的案例,并正在持续快速地完善中。目前,该核心板已经提供了GPIO、UART控制功能的案例,同时计划在接下来的1-2个月内陆续提供基于AMP架构的SPI、I2C、CAN、PCIe等案例。

SOM-TL3568核心板的所有器件,包括CPU、ROM、RAM、电源、晶振和连接器等,都采用了国产工业级方案,其国产化率达到了100%。

(1分钟解锁国产化率100%的RK3568J工业核心板)

下面以串口回显功能演示非对称AMP案例的开发基本流程。

实现串口回显功能案例
案例功能:CPU0、CPU1、CPU2核心运行Linux系统;CPU3核心运行Baremetal、RT-Thread(RTOS)程序,实现RS485 UART7串口的回显功能。

图 1

请将案例产品资料案例提供的amp.img镜像拷贝至评估板文件系统,执行如下命令将其固化至Linux系统启动卡对应分区。
备注:如需固化至eMMC,请将设备节点修改为"/dev/mmcblk0p8"。
Target# dd if=amp.img of=/dev/mmcblk1p8 conv=fsync
Target# sync
Target# reboot

图 2

将评估板上电启动,在U-Boot倒计时结束之前按下空格键进入U-Boot命令行模式,执行如下命令关闭设备树uart0和uart7配置,避免Linux内核占用案例的外设资源。
U-Boot# fdt set /serial@fdd50000 status "disable"
U-Boot# fdt set /serial@fe6b0000 status "disable"
U-Boot# boot

图 3

U-Boot启动后,将加载运行amp.img镜像,RS232 UART0串口终端将打印程序运行信息。

图 4 Baremetal程序串口终端

图 5 RT-Thread(RTOS)程序串口终端

在RS485 UART7串口终端输入8个字符后按回车,串口终端将回显接收到的字符。

图 6

同时RS232 UART0串口终端打印如下程序运行信息。

图 7 Baremetal程序串口终端

图 8 RT-Thread(RTOS)程序串口终端

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