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瑞薩RZ/G2L是通用處理器中接口最全面的MPU之一，將穩(wěn)定供貨至少10年以上。其工作溫度滿(mǎn)足-40℃~+85℃，適用于電力、醫(yī)療、軌道交通。工業(yè)自動(dòng)化、環(huán)保、重工等多行業(yè)領(lǐng)域。該處理器搭載雙核Cortex-A55@1.2GHz+Cotex-M33@200MHz，集成3D圖形加速引擎，ARM Mail-G31（500MHz）；支持OpenCL2.0、OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.2，支持1080P高清顯示與H.264視頻硬件編解碼。 萬(wàn)象奧科G2L核心板采用瑞薩RZ/G2L作為核心處理器，該處理器搭載雙核Cortex-A55+Cotex-M33處理器，集成高性能Mail-G31 GPU，適用于工業(yè)控制、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、邊緣計(jì)算等多種應(yīng)用場(chǎng)景。本此將使用HDG2L-IOT評(píng)估板/開(kāi)發(fā)詳細(xì)測(cè)評(píng)G2L的功能、性能。 圖1 RZ/G2L處理器架構(gòu) 1.1開(kāi)箱 了解了一些預(yù)備知識(shí)后，我們進(jìn)入正題，HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板開(kāi)箱！ 開(kāi)發(fā)板采用常見(jiàn)的環(huán)保紙盒進(jìn)行包裝，包裝盒內(nèi)采用防碰撞緩沖保護(hù)設(shè)計(jì)，可以很好的保護(hù)產(chǎn)品，這款開(kāi)發(fā)板也使用了珠光膜氣泡袋進(jìn)行包裝，防水防震的PE材質(zhì)全方位保護(hù)產(chǎn)品，內(nèi)部也使用了可回收利用的防靜電網(wǎng)格袋，如圖2所示。 圖2 整體包裝 開(kāi)發(fā)板整體為郵票孔核心板+工控板的設(shè)計(jì)方式，工控板整體機(jī)械尺寸為180mm*120mm，核心板整體機(jī)械尺寸為70mm * 45mm，工控板四角預(yù)留了4個(gè)安裝孔位，正反面如圖3圖4所示。 圖3 開(kāi)發(fā)板正面 圖4 開(kāi)發(fā)板背面 HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板主要包括以下配件，如表1 配件所示。 表1 配件 全家福如所圖5所示。 圖5 全家福 對(duì)于初學(xué)者入門(mén)學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，完全夠用，當(dāng)然用戶(hù)也可以選擇搭配電阻屏&電容屏進(jìn)行可視化操作。更多設(shè)備型號(hào)可參考我公司淘寶店鋪（芯路遙電子），或掃描下方二維碼直達(dá)店鋪。 2. 核心板硬件資源 2.1HDG2L-IoT核心板介紹 HDG2L-IoT核心板主控選用RZ/G2L MPU，板載1GB或2GB高速DDR4內(nèi)存、8GB或更高 eMMC（支持定制）。核心板支持運(yùn)行精簡(jiǎn)Linux、Ubuntu、Android操作系統(tǒng)，提供完善且健壯的外設(shè)驅(qū)動(dòng)支持，旨在幫助用戶(hù)快速應(yīng)用RZ/G2L平臺(tái)，實(shí)物圖如圖6所示。 圖6 核心板 RZ/G2L核心板集成千兆網(wǎng)口、CAN-FD、UART、USB等接口，并支持網(wǎng)口、CAN、串口功能擴(kuò)展。集成8通道12位ADC、8路32位PWM（支持脈沖輸入捕獲）、多路SPI與IIC，支持看門(mén)狗與OTP單元（可用于授權(quán)加密）。 2.2硬件參數(shù) RZ/G2L核心板硬件參數(shù)如表2所示。 表2 核心板參數(shù) 下面來(lái)看一下核心板的細(xì)節(jié)實(shí)拍圖，如圖7所示。 圖7 核心板細(xì)節(jié)圖 3. 底板硬件資源 3.1HDG2L-IoT工控板介紹 HDG2L-IOT基于HD-G2L-CORE工業(yè)級(jí)核心板設(shè)計(jì)，雙路千兆網(wǎng)口、雙路CAN-bus、2路RS-232、2路RS-485、DSI、LCD、4G/5G、WiFi、CSI攝像頭接口等，接口豐富，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求，亦方便用戶(hù)評(píng)估核心板及CPU的性能。 HD-G2L-CORE系列工業(yè)級(jí)核心板基于RZ/G2L 微處理器配備 Cortex®-A55 (1.2 GHz) CPU、16 位 DDR3L/DDR4 接口、帶 Arm Mali-G31 的 3D 圖形加速引擎以及視頻編解碼器 (H.264)。 此外，這款微處理器還配備有大量接口，如攝像頭輸入、顯示輸出、USB 2.0 和千兆以太網(wǎng)，因此特別適用于入門(mén)級(jí)工業(yè)人機(jī)界面 (HMI) 和具有視頻功能的嵌入式設(shè)備等應(yīng)用。實(shí)物圖如圖8所示。 圖8 HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板 3.2硬件參數(shù) HDG2L-IoT板載的外設(shè)功能：
圖9 HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板接口布局圖 4. 開(kāi)發(fā)板配套資料 HDG2L-IoT系列核心板配套有數(shù)10G開(kāi)發(fā)資料，通過(guò)網(wǎng)盤(pán)可隨時(shí)下載，涵蓋文件系統(tǒng)及內(nèi)核源碼、用戶(hù)開(kāi)發(fā)說(shuō)明書(shū)、硬件設(shè)計(jì)參考電路、外設(shè)接口應(yīng)用范例等技術(shù)文檔。針對(duì)深度開(kāi)發(fā)的用戶(hù)，萬(wàn)象奧科可提供專(zhuān)屬微信服務(wù)群組，協(xié)助深度定制驅(qū)動(dòng)及內(nèi)核系統(tǒng)。 圖10 配套資料 圖11 部分用戶(hù)手冊(cè)目錄 注：萬(wàn)象奧科官方網(wǎng)站：http://www.vanxoak.com/ 5. 開(kāi)發(fā)板硬件基礎(chǔ)功能與接口測(cè)試 經(jīng)過(guò)一系列的資源了解后，我們根據(jù)用戶(hù)開(kāi)發(fā)手冊(cè)第十章節(jié)系統(tǒng)恢復(fù)與更新教程將內(nèi)核和文件系統(tǒng)燒錄至開(kāi)發(fā)板后就可以正常使用了，此處不再贅述。 篇幅有限，本文僅演示部分功能與接口測(cè)試數(shù)據(jù)，如需詳細(xì)功能與接口測(cè)試數(shù)據(jù)，可訪問(wèn)萬(wàn)象奧科官方網(wǎng)站獲取。 5.1串口硬件連接 連接調(diào)試串口位置如圖12所示，該串口位于核心板上方。 圖12 調(diào)試串口 使用串口線連接HDG2L-IoT和PC機(jī)時(shí)，首先確認(rèn)連接電腦的串口端口號(hào)，從“設(shè)備管理器”中查看串口端口號(hào)，以電腦識(shí)別的端口號(hào)為準(zhǔn)。若拔插仍然沒(méi)有端口號(hào)，可嘗試重新啟動(dòng)PC，再次連接。 圖13 串口號(hào) 5.2系統(tǒng)啟動(dòng)測(cè)試 HDG2L-IoT的基本硬件資源了解完之后，我們可以對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行上電啟動(dòng)，簡(jiǎn)單測(cè)試一下開(kāi)發(fā)板的硬件功能是否正常。 測(cè)試環(huán)境： 1.操作系統(tǒng)，windows 11家庭中文版。 2.終端工具，MobaXterm。 3.硬件工具，HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板、Type-C數(shù)據(jù)線、12V/2A電源適配器。 4.硬件設(shè)置，開(kāi)發(fā)板已燒寫(xiě)內(nèi)核文件系統(tǒng)，撥碼設(shè)置0100 EMMC啟動(dòng)。 將數(shù)據(jù)線連接至電腦，并將Type-C口連接到USB串口模塊，再將杜邦線連接至開(kāi)發(fā)板的調(diào)試串口和USB串口模塊，最后使用配套的12V/2A電源適配器，連接電源線后將電源直角插座連接到開(kāi)發(fā)板的DC電源口，此時(shí)會(huì)看見(jiàn)開(kāi)發(fā)板電源、運(yùn)行LED燈亮起并伴隨滴的一聲完成開(kāi)機(jī)。 接線圖如圖14所示。 圖14 接線圖 本處使用配套資源的MobaXterm軟件演示，查看開(kāi)發(fā)板完整的啟動(dòng)信息，操作如下所示： 1.開(kāi)發(fā)板正確啟動(dòng)。 2.打開(kāi)電腦設(shè)備管理器查看端口號(hào)為COM4。 3.打開(kāi)MobaXterm軟件，本處使用Serial登錄，操作如下圖15所示。 圖15 開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)步驟 4.然后回車(chē)，輸入賬號(hào)root繼續(xù)回車(chē)即可成功進(jìn)入開(kāi)發(fā)板，這時(shí)我們輸入reboot重新啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板就可以查看到開(kāi)發(fā)板啟動(dòng)信息了，如圖16所示。 圖16 啟動(dòng)信息 5.3查看CPU信息 若需查看CPU信息，如讀取內(nèi)核數(shù)、主頻、CPU工作溫度可使用如下指令： 注：更多指令可查看第九章節(jié)《常用指令》 5.4點(diǎn)亮熄滅板載LED燈 控制LED燈亮滅指令如下： 開(kāi)發(fā)板LED燈亮滅圖如圖17所示： 圖17 LED亮滅示意圖 除了基礎(chǔ)的亮滅操作以外，有編程基礎(chǔ)的小伙伴還可以寫(xiě)一個(gè)腳本程序，來(lái)控制LED燈定時(shí)閃爍。 5.5DDR讀寫(xiě)測(cè)試 DDR讀寫(xiě)指令如下： 界面顯示如圖18所示。 圖18 DDR讀寫(xiě)示意圖 5.6網(wǎng)口測(cè)試 HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板標(biāo)配兩個(gè)以太網(wǎng)口，分布如圖19所示。 圖19 以太網(wǎng)接口 默認(rèn)情況下，ETH0配置為靜態(tài)IP，ETH1配置為動(dòng)態(tài)IP，本處使用ETH0接口演示。 調(diào)試階段內(nèi)，需使用網(wǎng)線將開(kāi)發(fā)板與PC連接，并保持PC端與HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板在同一網(wǎng)段內(nèi)，操作步驟如下： 設(shè)置PC端以太網(wǎng)IP地址。 圖20 設(shè)置PC端IP地址 圖21 設(shè)置PC端IP地址 本例中，固定PC端的以太網(wǎng)口的IP地址為192.168.10.125，的eth0為192.168.10.20，兩個(gè)設(shè)備在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)。設(shè)置好IP在同一網(wǎng)段后，可以使用PC端的CMD命令提示符測(cè)試是否PING通開(kāi)發(fā)板，或使用MobaXterm 終端Ping PC端，命令如下，實(shí)例如圖22所示： 圖22 PING測(cè)試 部分用戶(hù)會(huì)遇到設(shè)置正確仍無(wú)法進(jìn)行相互ping測(cè)試，可嘗試關(guān)閉電腦端的防火墻，以Windows 10為例，關(guān)閉操作如圖23所示，關(guān)閉后可再次嘗試ping操作。 圖23 關(guān)閉防火墻 5.7液晶背光測(cè)試 HD070-LCD800480液晶套件（800*480分辨率，可選1024*600分辨率）是基于群創(chuàng)7寸液晶開(kāi)發(fā)的液晶套件，接口包含液晶屏電源輸出（VLCD）、四線電阻式觸摸屏接口、電容觸摸屏接口，適配萬(wàn)象奧科各類(lèi)評(píng)估主板。 本文示例工業(yè)級(jí)電容觸摸屏支持10點(diǎn)觸控，支持帶水觸控，戴手套觸控（最厚5mm的雪地手套），厚蓋板觸控（最厚可穿透15mm的玻璃觸控），高穩(wěn)定性與抗干擾性，可過(guò)國(guó)軍標(biāo)電子電磁兼容測(cè)試，表面硬6H以上，抗耐摔抗劃傷，壽命持久度。 液晶套件由PCB背光板、液晶屏、觸摸屏、鐵框組成。實(shí)物正反圖如圖24所示。 圖24 液晶套件 硬件參數(shù)：
表3 規(guī)格參數(shù) 若用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)了液晶套件，需要在開(kāi)發(fā)板斷電的情況下，通過(guò)排線連接至開(kāi)發(fā)板LCD&Touch口（開(kāi)發(fā)板50引腳的J14接口），接線方式如圖25所示，挑開(kāi)接口，將排線按所示圖片正確插入排線座，即可按下排線固定板。電容屏正確連接厚啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板，啟動(dòng)后可以看到開(kāi)發(fā)板與顯示屏同步滾動(dòng)啟動(dòng)信息，啟動(dòng)完成后，顯示屏顯示進(jìn)入系統(tǒng)。 【注意】HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板在啟動(dòng)時(shí)引導(dǎo)的設(shè)備樹(shù)文件為g2l-iot.dtb,請(qǐng)依照所采用的顯示方案選用表中的三個(gè)設(shè)備樹(shù)之一拷貝生成g2l-iot.dtb，例如采用LCD顯示方案時(shí)應(yīng)cp g2l-iot-lcd.dtb g2l-iot.dtb，然后用拷貝生成的dtb文件引導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)，具體可查看用戶(hù)使用手冊(cè)。 圖25 液晶套件接線圖 5.7.1液晶背光調(diào)節(jié) 本例使用的電容屏支持0~7級(jí)的液晶背光調(diào)節(jié)，可支持在不同環(huán)境下的亮度需求，若要修改液晶背光，可以通過(guò)修改”/sys/class/backlight/backlight/brightness”文件的值對(duì)液晶背光進(jìn)行調(diào)整。該值的取值范圍為0~ 7，共8個(gè)背光級(jí)別。當(dāng)設(shè)置為7時(shí)背光最亮。例如要把背光值設(shè)置為5，可在命令行下執(zhí)行如下命令： 液晶屏顯示如圖26所示。 圖26 背光亮度調(diào)整 5.7.2視頻播放 HDG2L-IOT開(kāi)發(fā)板搭載了Arm Mali-G31的3D圖形加速引擎以及視頻編解碼器（H.264），其音視頻部分應(yīng)用層軟件采用的是Gstreamer，該框架能夠被用來(lái)處理像 MP3、Ogg、MPEG1、MPEG2、AVI、Quicktime 等多種格式的多媒體數(shù)據(jù)。而Gplay則是基于Gstreamer實(shí)現(xiàn)的音視頻播放器，能夠自動(dòng)根據(jù)硬件選擇合適的插件進(jìn)行音視頻播放，運(yùn)行也十分簡(jiǎn)單。 1.使用gst-play播放視頻 HDG2L-IOT開(kāi)發(fā)板內(nèi)置了視頻示例文件，其路徑為（/home/root/videos/h264-hd-30.mp4）， 如需播放視頻，可使用命令： 輸入上述命令后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入播放模式，顯示屏可以看到視頻播放，如圖27所示。 視頻播放階段，也可以輸入K鍵查看鍵盤(pán)快捷鍵列表，進(jìn)行視頻的暫停，音量加減等操作。 圖27 視頻播放 5.8RS-232/CAN-bus通信測(cè)試 5.8.1RS-232通信測(cè)試 確保主機(jī)與開(kāi)發(fā)板通訊正常 MobaXterm 連接開(kāi)發(fā)板以root用戶(hù)登錄。 在對(duì)COM1&2(RS-232) 進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先在shell界面輸入serialTest /dev/ttySC1&2 后回車(chē)，出現(xiàn) 圖28 RS-232短接 圖29 RS-232測(cè)試數(shù)據(jù) 5.8.2CAN通信測(cè)試 HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板有2個(gè)CAN口。硬件分布如圖30所示。 圖30 HDG2L-IoT串口分布 查看CAN總線的狀態(tài)如圖31所示： 圖31 CAN總線狀態(tài) 例如狀態(tài)信息包括發(fā)送、接收字節(jié)，drop代表丟包數(shù)量，overrun代表一處次數(shù)，error代表總線錯(cuò)誤次數(shù)。 在對(duì)CAN2進(jìn)行測(cè)試時(shí)，確保在命令執(zhí)行終端界面進(jìn)入到dev文件夾內(nèi)，然后在CANTest程序進(jìn)行如圖32紅框所示設(shè)置。 圖32 CANTest設(shè)置參數(shù) 運(yùn)行CANTest程序可以通過(guò)CAN口收發(fā)數(shù)據(jù)。該程序在運(yùn)行時(shí)，需要提供一個(gè)命令行參數(shù)，即需要打開(kāi)的CAN口名，這個(gè)CAN名參數(shù)可以為“can1”、“can2”。例如需要通過(guò)CAN2口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，在命令行下執(zhí)行如下命令： 該測(cè)程序運(yùn)行流程如下：
重復(fù)步驟2~3，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的循環(huán)發(fā)送和接收。用戶(hù)可通過(guò)CAN測(cè)試器件通過(guò)CAN總線來(lái)測(cè)試數(shù)據(jù)收發(fā)，需要設(shè)定CAN口速率為125K使兩端速率匹配。圖33是基于用來(lái)可電子的硬件和軟件的測(cè)試顯示結(jié)果。 圖33 數(shù)據(jù)收發(fā) 6. 開(kāi)發(fā)板硬件性能測(cè)試 6.1以太網(wǎng)接口性能測(cè)試 6.1.1測(cè)試目的 武漢萬(wàn)象奧科RZ/G2L核心板支持2路千兆以太網(wǎng)接口，評(píng)估測(cè)試RZ/G2L雙網(wǎng)口實(shí)際傳輸速率。 6.1.2測(cè)試工具 網(wǎng)口采用iperf工具進(jìn)行測(cè)試，client端顯示發(fā)送速率，server端顯示接收速率。 2.移植iperf到開(kāi)發(fā)板 RZ/G2L開(kāi)發(fā)板上默認(rèn)已集成iperf工具，無(wú)需進(jìn)行移植和安裝 3.用戶(hù)主機(jī)ubuntu下安裝iperf ubuntu系統(tǒng)可執(zhí)行apt命令進(jìn)行安裝。 6.1.3測(cè)試過(guò)程 1.查看虛擬機(jī)與開(kāi)發(fā)板IP地址 圖34 虛擬機(jī) 開(kāi)發(fā)板IP地址 2.登陸開(kāi)發(fā)板作為客戶(hù)端 開(kāi)發(fā)板做客戶(hù)端，開(kāi)啟iperf服務(wù)器模式： 3.用戶(hù)主機(jī)ubuntu作為服務(wù)端 4.eth0測(cè)試結(jié)果 圖35 etho下載帶寬 5.eth1測(cè)試結(jié)果 圖36 eth1下載帶寬 6.1.4測(cè)試結(jié)果 基于RZ/G2L核心板設(shè)計(jì)的HDG2L-IoT開(kāi)發(fā)板，兩路千兆網(wǎng)口實(shí)測(cè)基本達(dá)到1000Mbps的最大速率。 注：千兆以太網(wǎng)接口分別采用Microchip與裕太PHY芯片進(jìn)行了測(cè)試，速率相近。 6.2核心板高低溫測(cè)試 6.2.1測(cè)試目的 評(píng)估測(cè)試RZ/G2L核心板環(huán)境適應(yīng)性，測(cè)試低溫啟動(dòng)、高溫工作、高低溫循環(huán)狀態(tài)下的工作情況。 6.2.2測(cè)試準(zhǔn)備 2套R(shí)Z/G2L開(kāi)發(fā)板HDG2L-IoT、網(wǎng)線、調(diào)試串口工具，電腦主機(jī)。 高低溫試驗(yàn)箱。 注：+85℃高溫測(cè)試CPU需安裝散熱片，45mm*45mm參考。 6.2.3測(cè)試過(guò)程 1.-40℃低溫啟動(dòng) 將環(huán)境溫度設(shè)置-40℃，被測(cè)試樣機(jī)低溫存儲(chǔ)2小時(shí)，2小時(shí)后上電啟動(dòng)，如圖37所示。 圖37 環(huán)境溫度-40℃ 上電后RZ/G2L核心板啟動(dòng)正常。此時(shí)環(huán)境溫度-40℃，通過(guò)電腦連接開(kāi)發(fā)板讀取CPU溫度為-24℃，如圖38所示。 圖38 CPU溫度 2.+85℃高溫測(cè)試負(fù)載50% 將環(huán)境溫度設(shè)置為+85℃，CPU安裝散熱片，進(jìn)行高溫測(cè)試，測(cè)試試驗(yàn)箱與主板環(huán)境如圖39圖40所示。 圖39 環(huán)境溫度+85℃ 圖40 主板環(huán)境 此時(shí)CPU占用率為47%，測(cè)得CPU溫度為92℃。在85℃高溫環(huán)境下8小時(shí)后，系統(tǒng)未出現(xiàn)死機(jī)等情況，正常運(yùn)行，此時(shí)CPU溫度為97℃攝氏度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖41所示。 圖41 CPU溫度 6.2.4測(cè)試結(jié)果 由于篇幅有限，本文僅演示部分?jǐn)?shù)據(jù)，全部實(shí)際測(cè)試結(jié)果如表4所示。 表4 測(cè)試結(jié)果 7. 總結(jié) 瑞薩高端MPU平臺(tái)RZ/G2L有很多可圈可點(diǎn)的地方，例如搭載了雙核A55+Cotex-M33處理器，集成高性能Mail-G31 GPU等的核心板，萬(wàn)象奧科評(píng)測(cè)套件也提供了完善健壯的外設(shè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備支持，還有在不同溫度環(huán)境下的穩(wěn)定性能，都給這款開(kāi)發(fā)板加分不少。 8. 常用指令 |
