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四核Cortex-A53+Cortex-M4多核CPU如何实现工业实时控制--基于i.MX 8M Mini
2022/04/24
NXP i.MX 8M Mini是一款集成4核ARM Cortex-A53 + 单核ARM Cortex-M4的异构多核SoC处理器。Cortex-A53核主频高达1.6GHz，运行Linux系统，可实现复杂的人机交互和高速运算等应用要求。Cortex-M4核运行裸机或FreeRTOS系统，实现实时控制和通讯的任务，比如：电机实时控制、IO实时控制、串口通讯、与FPGA通过FLexSPI实时通讯等。
图 1 i.MX 8M Mini处理器资源框图
图 2 i.MX 8M Mini Cortex-M4资源框图
产品资料（用户手册、核心板硬件资料、产品规格书）可点击下方链接或扫码二维码获取。
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1 rpmsg_lite_pingpong_rtos案例
1.1 案例功能
（1） Cortex-A53释放Cortex-M4，然后初始化RPMsg，并创建端点。
（2） Cortex-A53启动Linux系统，执行握手服务，创建通信信道，并发送一条信息至Cortex-M4。
（3） Cortex-M4接收到第一条信息时，计数器自加1，然后回发计数器值至Cortex-A53。
（4） Cortex-A53接收Cortex-M4发送的计数器数值，计数器自加1，然后回发计数器数值至Cortex-M4。
（5） 当计数器数值大于100时，通信结束。
1.2 案例测试
案例bin目录下分别提供了TCM版本程序镜像文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote.bin和DDR版本程序镜像文件rpmsg_lite_pingpong_rtos_linux_remote_ddr.bin。
在U-Boot命令行加载运行Cortex-M4程序镜像文件后，RS232 UART4调试串口打印如下信息。
图 3
运行boot命令，在Cortex-A53启动运行Linux系统。
U-Boot=>boot
图 4
进入评估板文件系统后，执行如下命令加载imx_rpmsg_pingpong模块，启动核间通信。
Target#modprobe imx_rpmsg_pingpong
图 5
加载模块后，Cortex-M4将接收Cortex-A53发送的数据，并将其转发回Cortex-A53，循环50次后结束。RS232 UART4调试串口打印信息如下。
图 6
图 7
1.3 关键代码
Linux驱动程序
驱动的实现在imx_rpmsg_pingpong.c中完成，此文件位于内核"drivers/rpmsg/"路径下。
（1） Linux系统加载驱动后，先发送一条helloMsg，然后发送第一条乒乓信息。
图 8
（2） 在回调函数中，每次接收到Cortex-M4的计数器数据后自加1，并回发至Cortex-M4，直到计数器数值大于100。
图 9
FreeRTOS程序
程序主体位于main函数中，定义位于main_remote.c中。
（1） 在main函数中首先初始化引脚等相关资源，然后创建app_task任务，并启动任务列表。
图 10
（2） 在app_task任务中定义共享内存基地址，需和设备树中指定地址一致，再初始化RPMsg资源，并等待连接上远程终端。
图 11
（3） 接收helloMsg，并循环收发乒乓信息。
图 12
（4） 信息以乒乓形式结束后注销RPMsg相关资源，并进入死循环。
图 13
2 rpmsg_lite_str_echo_rtos案例
2.1 案例功能
（1） Cortex-A53释放Cortex-M4，然后初始化RPMsg，并创建端点。
（2） Cortex-A53启动Linux，执行握手服务，并创建通信信道。
（3） Linux驱动生成"/dev/ttyRPMSG30"节点，将用户输入至该节点的数据发送至Cortex-M4。
（4） Cortex-M4接收数据并进行打印，再将数据回发至Cortex-A53。
（5） Cortex-A53（Linux驱动）接收数据并进行打印。
2.2 案例测试
案例bin目录下分别提供了TCM版本程序镜像文件rpmsg_lite_str_echo_rtos.bin和DDR版本程序镜像文件rpmsg_lite_str_echo_rtos_ddr.bin。
在U-Boot命令行加载运行Cortex-M4程序镜像文件后，RS232 UART4调试串口打印如下信息。
图 14
运行boot命令，在Cortex-A53启动运行Linux系统。
U-Boot=>boot
图 15
进入评估板文件系统后，执行如下命令加载imx_rpmsg_tty模块，启动核间通信。
Target#modprobe imx_rpmsg_tty
图 16
Linux系统加载模块后，会发送数据"hello world"至Cortex-M4。Cortex-M4接收到数据后，在RS232 UART4调试串口将数据进行打印。
图 17
在USB TO UART2调试串口执行如下命令，将接收到的数据发送至Cortex-M4。
Target#echo tronlong > /dev/ttyRPMSG30
图 18
Cortex-M4接收到数据后，在RS232 UART4调试串口将数据进行打印，同时将数据回发至Cortex-A53。
图 19
在USB TO UART调试串口执行如下命令，可查看Cortex-M4回发的数据。
Target#dmesg | grep rpmsg_tty
图 20
2.3 关键代码
Linux驱动程序
驱动的实现在imx_rpmsg_tty.c中完成，此文件位于内核"drivers/rpmsg/"路径下。
（1） imx_rpmsg_tty.c的写函数实现数据的发送，发送缓存最大设置为256Byte。
图 21
（2） 在回调函数中，每次接收到Cortex-M4的数据后，都以16进制的方式进行打印，打印等级为KERM_DEBUG。
图 22
FreeRTOS程序
程序主体位于main函数中，定义位于main_remote.c中。
（1） 在main函数中初始化引脚等相关资源，然后创建app_task任务，并启动任务列表。
图 23
（2） 在app_task任务中定义共享内存基地址，需和设备树中指定地址一致，再初始化RPMsg资源，并创建通信终端。
图 24
（3） 在for循环中实现数据收发。
图 25
IMX8 Cortex-A53与Cortex-M4多核通信开发案例是创龙科技(Tronlong)基于NXP i.MX 8M Mini处理器设计的工业评估板——TLIMX8-EVM上实现的，它由核心板+底板构成，用户使用核心板进行二次开发时，仅需专注上层运用，降低了开发难度和时间成本，可快速进行产品方案评估与技术预研。
IMX8 Cortex-A53与Cortex-M4多核通信开发案例是创龙科技(Tronlong)基于NXP i.MX 8M Mini处理器设计的工业评估板——TLIMX8-EVM上实现的，它由核心板+底板构成，用户使用核心板进行二次开发时，仅需专注上层运用，降低了开发难度和时间成本，可快速进行产品方案评估与技术预研。
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