智能配電新紀(jì)元：基于飛凌嵌入式T536核心板的DTU解決方案
在國網(wǎng)新規(guī)的推動下，采用多核異構(gòu)處理器設(shè)計的DTU方案日益成為主流，其中實時核與控制核的協(xié)同工作，為配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控與高效管理提供了有力保障。在此背景下，飛凌嵌入式基于FET536-C核心板的RISC-V核DTU解決方案應(yīng)運而生，憑借卓越的性能和靈活的多核架構(gòu)，引領(lǐng)配電自動化進入全新時代。
1. T536核心板的優(yōu)勢
飛凌嵌入式FET536-C核心板基于全志T536工業(yè)級處理器開發(fā)設(shè)計，主頻1.6GHz，集成4核Cortex-A55和64位玄鐵E907 RISC-V MCU，能夠提供高效的計算能力。其中RISC-V核最高主頻可達600MHz，支持16KB指令緩存和16KB數(shù)據(jù)緩存， 可運行于超大容量DDR。
T536處理器的玄鐵E907 RISC-V核的接口資源也十分豐富，能夠充分滿足配電自動化終端DTU所需功能的實現(xiàn)。
2. 基于T536核心板的DTU方案亮點
實時業(yè)務(wù)高效處理：
如采樣、FFT計算、故障動作等實時性強的業(yè)務(wù)，都可以在T536核心板的RISC-V核上運行，依靠600MHz主頻和浮點運算單元，RISC-V核能輕松完成多路間隔的實時功能。對于多路AD7616采樣，既可以憑借SPI高達100MHz的速率輕松實現(xiàn)，也可通過5MHz波特率和單幀64字節(jié)的CAN-FD與每個間隔的單片機高效實現(xiàn)。
故障錄波與雙核協(xié)同：
T536核心板的RISC-V核可以動態(tài)調(diào)整DDR空間，滿足故障錄波數(shù)據(jù)存儲需求，憑借RPMsg和RPbuf強大的雙核通信帶寬，可將故障錄波數(shù)據(jù)高效傳給A核，生成故障錄波文件。
管理核的通信中樞：
A核憑借四核1.6GHz主頻和豐富的資源接口，可通過多種通信接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和加密/解密功能，滿足各種傳感器接入和向調(diào)度中心加密后IEC101/IEC104的轉(zhuǎn)出功能。
3. 應(yīng)用實例
3.1 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兩個引腳短接進行數(shù)據(jù)收發(fā)。
3.1.1 功能介紹
3.1.2 效果實現(xiàn)
SPI發(fā)送和接收的FIFO均為128個，在底層hal庫程序中，當(dāng)數(shù)據(jù)長度小于128字節(jié)時，采用中斷方式，當(dāng)FIFO大于等于128字節(jié)時，采用DMA模式。
中斷方式傳輸效果：
DMA方式傳輸效果：
使用DMA傳輸3200字節(jié)，SPI速率默認(rèn)為100Mbit/s，案例中平均傳輸速率為64Mbit/s，單次傳輸?shù)淖止?jié)越多，系統(tǒng)調(diào)度時間占比越可以忽略，接近理論值。
3.2 核間通信RPbuf
RPbuf是全志基于RPMsg所實現(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中斷實現(xiàn)的一套核間通信機制，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)。目前RPbuf最高可支持511.875KB數(shù)據(jù)（512KB減去128Bytes頭部）我們以單次511.875KB數(shù)據(jù)傳輸為例進行展示。
3.2.1 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管理的一個環(huán)形共享內(nèi)存；
? Msgbox：全志提供的一套消息中斷機制，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)存所實現(xiàn)一套少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣埽?
? RPbuf：全志基于RPMsg所實現(xiàn)一套大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目蚣堋?
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核收到這個中斷后，在其回調(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)，從而完成雙核間數(shù)據(jù)傳輸。
3.2.2 效果展示
4. 總結(jié)
總體而言，飛凌嵌入式的A核+RISC-V核DTU解決方案憑借T536核心板的多核架構(gòu)和卓越性能，為配電自動化終端提供了強大的技術(shù)支持，這一方案不僅提升了供電可靠性和效率，還為配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控和高效管理提供了有力保障，是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。
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