在工業(yè)通信領(lǐng)域，技術(shù)革新與突破始終是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力。今天，為大家?guī)砘贒SMC/FlexBus并口的RK3576J與FPGA通信方案，核心板國產(chǎn)化率高達(dá)100%，為工控場景帶來高效、穩(wěn)定的通信新體驗(yàn)。

開發(fā)環(huán)境與測試數(shù)據(jù)

本文主要介紹RK3576J與FPGA的通信案例，適用開發(fā)環(huán)境如下：

Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發(fā)環(huán)境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.5 64bit

U-Boot：U-Boot-2017.09

Kernel：Linux-6.1.115

Buildroot文件系統(tǒng)版本：Buildroot-2024.02

LinuxSDK：LinuxSDK-[版本號(hào)]（基于rk3576_linux6.1_release_v1.1.0）

硬件平臺(tái)：創(chuàng)龍科技TL3576-EVM工業(yè)評(píng)估板（基于瑞芯微RK3576J）

通過實(shí)測我們發(fā)現(xiàn)，基于DSMC和FlexBus的通信方案具備了出色性能，數(shù)據(jù)如下表所示：

FPGA數(shù)采模塊簡介

創(chuàng)龍科技TL-AD-PGL25G是一款基于紫光同創(chuàng)Logos PGL25G FPGA與芯熾科技SC1467/核芯互聯(lián)CL1606/ADI AD7606 ADC設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集模塊，支持8通道、200KSPS串行/并行采樣，可與ARM端通過DSMC、FlexBus、Local Bus、SPI等總線進(jìn)行通信，滿足客戶多樣化數(shù)據(jù)采集需求。

TL-AD-PGL25G模塊正面圖

DSMC與FlexBus并口簡介

專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，DSMC(Double Data Rate Serial Memory Controller)作為高速并行總線接口，兼容多種傳輸協(xié)議，包括HyperBus PSRAM、Xccela PSRAM和Local Bus。對于RK3576J處理器，DSMC接口若使用Local Bus協(xié)議，從設(shè)備需使用瑞芯微開發(fā)的slave模型，或者傳輸協(xié)議相同。DSMC接口支持8/16bit串行傳輸模式，時(shí)鐘速率高達(dá)100MHz，可實(shí)現(xiàn)FPGA低成本連接，具有低延遲、高帶寬和靈活配置的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要高速通信的工業(yè)控制領(lǐng)域。

FlexBus是一個(gè)高度靈活的并行總線接口，可模擬標(biāo)準(zhǔn)或不規(guī)則的協(xié)議，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的通信場景。對于RK3576J處理器，F(xiàn)lexBus支持2/4/8/16bit并行傳輸，時(shí)鐘速率高達(dá)100MHz，可實(shí)現(xiàn)高速AD/DA拓展，可以在保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效、低延遲的數(shù)據(jù)交互。這一特性使其在高速數(shù)據(jù)采集場景中具有顯著優(yōu)勢。

RK3576J典型應(yīng)用場景

基于DSMC的ARM與FPGA通信案例

案例說明

ARM端運(yùn)行Linux系統(tǒng)，基于DSMC總線對FPGA DRAM進(jìn)行讀寫測試。

程序原理說明如下：

ARM端：

ARM端使用CPU DMA通過DSMC總線（作為Local Bus Master）來對FPGA DRAM進(jìn)行讀寫測試。

通過參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)包大小（數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)每次循環(huán)均為新的隨機(jī)數(shù)）、數(shù)據(jù)傳輸?shù)难h(huán)次數(shù)。

對讀寫的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，并打印誤碼率和讀寫速率。

FPGA端：

實(shí)現(xiàn)Local Bus Slave功能。

將Local Bus Master(ARM)發(fā)送的64KByte數(shù)據(jù)保存到DRAM。

當(dāng)Local Bus Master(ARM)讀取64KByte數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA從DRAM讀取64KByte數(shù)據(jù)發(fā)送至Local Bus。

案例演示

請將創(chuàng)龍科技TL-AD-PGL25G模塊連接至評(píng)估板EXPORT接口，如下圖所示。

TL-AD-PGL25G模塊連接圖

請參考產(chǎn)品資料用戶手冊完成內(nèi)核鏡像替換，將FPGA可執(zhí)行程序固化至SPI FLASH，并加載驅(qū)動(dòng)。

執(zhí)行如下命令運(yùn)行程序，ARM通過DSMC總線寫入65536Byte隨機(jī)數(shù)據(jù)至FPGA DRAM，然后讀出數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，同時(shí)打印DSMC總線讀寫速率和誤碼率，如下圖所示。

Target#./dma_memcpy_demo -a 0x10000000 -s 65536 -c 1000 -d /dev/input/event7

上圖可知，本次實(shí)測平均寫速率約為280MB/s，平均讀速率約為216MB/s，誤碼率為0.00%。

基于FlexBus的ARM與FPGA通信案例

案例說明

案例功能：ARM端運(yùn)行Linux系統(tǒng)，基于FlexBus總線對FPGA DRAM進(jìn)行讀寫測試。

程序原理說明如下：

ARM端：

通過FlexBus總線對FPGA DRAM進(jìn)行讀寫測試。

支持通過參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)包大小（每次循環(huán)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)均為新的隨機(jī)數(shù)）、數(shù)據(jù)傳輸?shù)难h(huán)次數(shù)。

對讀寫的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，并打印誤碼率和讀寫速率。

FPGA端：

實(shí)現(xiàn)FlexBus Slave功能。

默認(rèn)將FlexBus Master(ARM)發(fā)送的64KByte數(shù)據(jù)保存到FPGA DRAM。

FlexBus Master(ARM)讀取64KByte數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)PGA從DRAM讀取64KByte數(shù)據(jù)通過FlexBus傳輸給FlexBus Master(ARM)。

案例演示

請將創(chuàng)龍科技TL-AD-PGL25G模塊連接至評(píng)估板EXPORT接口，如下圖所示。

TL-AD-PGL25G模塊連接圖

請參考產(chǎn)品資料用戶手冊完成內(nèi)核鏡像替換，并將FPGA可執(zhí)行程序固化至SPI FLASH。

執(zhí)行如下命令運(yùn)行程序，ARM通過FlexBus總線寫入65536Byte隨機(jī)數(shù)據(jù)至FPGA DRAM，然后讀出數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，同時(shí)打印FlexBus總線讀寫速率和誤碼率，如下圖所示。

Target#./flexbus_rw -d /dev/spidev7.0 -s 100000000 -S 65536 -c 1000

從上圖可知，本次實(shí)測平均寫速率約為165MB/s，平均讀速率約為166MB/s，誤碼率為0.00%。

想要查看瑞芯微RK3576J更多案例演示，可前往創(chuàng)龍科技官網(wǎng)或微信公眾號(hào)。

審核編輯 黃宇