[經驗] 基于Xilinx Zynq-7020/7010實現的雙系統解決方案

Tronlong--

現代工業設備系統要求越來越復雜，既要強大的多任務的事務處理能力，又需要低延時實時任務處理能力的需求，特別是工業自動化控制領域（如數控機床、機械臂）、電力監測領域（如DTU、繼保設備、一二次融合設備）等應用場景尤為迫切。為了滿足日益復雜的系統要求，基于Xilinx Zynq-7020/7010實現的雙系統解決方案。

Xilinx Zynq-7020/7010是一款集成雙核ARM Cortex-A9 + Artix-7 FPGA架構的單芯片SoC，它的OpenAMP框架可實現雙核ARM Cortex-A9非對稱使用方案，從而使雙核ARM實現分別跑兩個系統：一個ARM Cortex-A9跑Linux，一個ARM Cortex-A9作為實時核跑RTOS（FreeRTOS）或者裸機。實時核與FPGA端進行低延時的高速數據交換與實時通訊控制，低延時的實時任務要求。而跑Linux的 ARM核作為更上層應用，處理更復雜的業務事務。

Xilinx Zynq-7020/7010單芯片SoC方案配合雙系統的應用為工業控制、電力一二次融合設備、醫療電子、測試測量、汽車電子、通信等應用是更靈活、更具優勢的解決方案。

1、echo_test案例

1.1 案例功能

案例功能：CPU0使用RPMsg向CPU1發送數據，CPU1接收到數據后再使用RPMsg向CPU0回傳數據。CPU0對回傳的數據進行驗證，并輸出驗證結果。

1.2 操作說明

將CPU1裸機或FreeRTOS可執行文件復制到評估板文件系統“/lib/firmware/”目錄下，并執行如下命令加載CPU1程序。

Target# echo echo_test.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware
Target# echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

圖 3

執行如下命令加載RPMsg驅動，并在“/dev/”目錄下生成RPMsg設備節點。
Target# modprobe rpmsg_user_dev_driver

圖 4

將CPU0應用程序可執行文件復制到評估板文件系統，并執行如下命令通過RPMsg與CPU1進行通信。

Target# ./echo_test

圖 5

輸入1，并按回車鍵進行測試。

圖6

圖7

輸入2，并按回車鍵退出測試。

圖 8

執行如下命令，停止CPU1程序。

Target# echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

圖 9

2、matrix_multiply案例

2.1 案例功能

案例功能：CPU0隨機生成兩個矩陣并使用RPMsg向CPU1發送數據，CPU1接收到數據后進行矩陣乘法運算，再使用RPMsg向CPU0回傳運算結果，然后CPU0通過串口終端輸出運算結果。

2.2 操作說明

將CPU1裸機或FreeRTOS可執行文件復制到評估板文件系統“/lib/firmware/”目錄下，并執行如下命令加載CPU1程序。

Target# echo matrix_multiply.elf > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/firmware

Target# echo start > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

圖 10

執行如下命令加載RPMsg驅動，并在“/dev/”目錄下生成RPMsg設備節點。

Target# modprobe rpmsg_user_dev_driver

圖 11

將CPU0應用程序可執行文件復制到評估板文件系統，并執行如下命令通過RPMsg與CPU1進行通信。

Target# ./mat_mul_demo

圖 12

輸入1，并按回車鍵進行測試。

圖 13

輸入2，并按回車鍵退出測試。

圖 14

執行如下命令，停止CPU1程序。

Target# echo stop > /sys/class/remoteproc/remoteproc0/state

圖 15

3、內存分配說明

512MByte DDR容量版本核心板的內存地址分配如下：

表 1

1GByte DDR容量版本核心板的內存地址分配如下：

表 2

如需修改CPU1程序(OpenAMP-remote app)內存地址空間范圍，可通過更改設備樹文件tlz7x-easyevm-s.dts、資源表rsc_table.c及鏈接文件lscript.ld對內存地址空間進行重新分配。三者需同步修改并保持一致，以確保固件程序鏈接地址與設備樹配置的elf_ddr_0對應。所使用的資源（內存和virtio設備資源）不能超出設備樹文件配置的內存范圍。

圖 16設備樹文件tlz7x-easyevm-s.dts配置

圖 17設備樹文件tlz7x-easyevm-s.dts配置

圖 18 CPU1程序資源表rsc_table.c配置

圖 19 CPU1程序鏈接文件lscript.ld配置

上述推文中的案例是在創龍科技(Tronlong)基于Zynq-7010/7020處理器設計的兩款工業評估板——TLZ7x-EasyEVM、TLZ7x-EasyEVM-S上實現的，它由核心板+底板構成。

圖 20 TLZ7x-EasyEVM硬件資源框圖

圖 21 TLZ7x-EasyEVM硬件資源框圖

圖 22 TLZ7x-EasyEVM-S硬件資源框圖

圖 23 TLZ7x-EasyEVM-S硬件資源框圖