瑞薩RZ/G2L處理器詳細(xì)測評(píng)

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)用場景。本此將使用HDG2L-IOT評(píng)估板/開發(fā)詳細(xì)測評(píng)G2L的功能、性能。

 

圖1 RZ/G2L處理器架構(gòu)
 

1、  開箱

了解了一些預(yù)備知識(shí)后，我們進(jìn)入正題，HDG2L-IoT開發(fā)板開箱！

開發(fā)板采用常見的環(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 開發(fā)板正面
 

圖4 開發(fā)板背面

HDG2L-IoT開發(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)者入門學(xué)習(xí)來說，完全夠用，當(dāng)然用戶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）。

2. 核心板硬件資源

2.1    HDG2L-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，支持看門狗與OTP單元（可用于授權(quán)加密）。

2.2    硬件參數(shù)
 

下面來看一下核心板的細(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

3.1    HDG2L-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)場應(yīng)用需求，亦方便用戶評(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開發(fā)板

3.2    硬件參數(shù)

HDG2L-IoT板載的外設(shè)功能：

• 集成2路10M/100M/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口

• 集成Wi-Fi

• 集成2路RS-232接口

• 集成2路RS-485接口

• 集成2路CAN-bus接口

• 集成2路USB Host

• 集成1路USB擴(kuò)展4G模塊接口（集成SIM卡接口）

• 集成1路USB擴(kuò)展5G模塊接口（集成SIM卡接口）

• 支持1路TF卡接口

• 支持液晶顯示接口（RGB信號(hào)）

• 支持4線電阻觸摸屏與電容屏接口

• 1路MIPI DSI接口

• 1路攝像頭接口（MIPI CSI）

• 支持音頻（耳機(jī)、MiC、SPK）

• 支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘與后備電池

• 支持蜂鳴器與板載LED

• 支持GPIO

• 1路TTL調(diào)試串口

• 直流+12V電源供電（寬壓9~36V）

圖9 HDG2L-IoT開發(fā)板接口布局圖

 

4. 開發(fā)板配套資料

HDG2L-IoT系列核心板配套有數(shù)10G開發(fā)資料，通過網(wǎng)盤可隨時(shí)下載，涵蓋文件系統(tǒng)及內(nèi)核源碼、用戶開發(fā)說明書、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)深度開發(fā)的用戶，萬象奧科可提供專屬微信服務(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 部分用戶手冊目錄

注：萬象奧科官方網(wǎng)站：http://www.vanxoak.com/ 

5. 開發(fā)板硬件基礎(chǔ)功能與接口測試

經(jīng)過一系列的資源了解后，我們根據(jù)用戶開發(fā)手冊第十章節(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試數(shù)據(jù)，如需詳細(xì)功能與接口測試數(shù)據(jù)，可訪問萬象奧科官方網(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)測試

HDG2L-IoT的基本硬件資源了解完之后，我們可以對(duì)開發(fā)板進(jìn)行上電啟動(dòng)，簡單測試一下開發(fā)板的硬件功能是否正常。

測試環(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開發(fā)板、Type-C數(shù)據(jù)線、12V/2A電源適配器。

4.    硬件設(shè)置，開發(fā)板已燒寫內(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發(fā)板的DC電源口，此時(shí)會(huì)看見開發(fā)板電源、運(yùn)行LED燈亮起并伴隨滴的一聲完成開機(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，查看開發(fā)板完整的啟動(dòng)信息，操作如下所示：

1.    開發(fā)板正確啟動(dòng)。

2.    打開電腦設(shè)備管理器查看端口號(hào)為COM4。

3.    打開MobaXterm軟件，本處使用Serial登錄，操作如下圖15所示。
 

圖15 開發(fā)板啟動(dòng)步驟

4.    然后回車，輸入賬號(hào)root繼續(xù)回車即可成功進(jìn)入開發(fā)板，這時(shí)我們輸入reboot重新啟動(dòng)開發(fā)板就可以查看到開發(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)的小伙伴還可以寫一個(gè)腳本程序，來控制LED燈定時(shí)閃爍。

5.5    DDR讀寫測試

DDR讀寫指令如下：

界面顯示如圖18所示。
 

 

圖18 DDR讀寫示意圖 

5.6    網(wǎng)口測試

HDG2L-IoT開發(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)線將開發(fā)板與PC連接，并保持PC端與HDG2L-IoT開發(fā)板在同一網(wǎng)段內(nèi)，操作步驟如下：

設(shè)置開發(fā)板IP地址命令：

ifconfig 網(wǎng)絡(luò)接口名IP地址 netmask 子網(wǎng)掩碼

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命令提示符測試是否PING通開發(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測試

部分用戶會(huì)遇到設(shè)置正確仍無法進(jìn)行相互ping測試，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，適配萬象奧科各類評(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，可過國軍標(biāo)電子電磁兼容測試，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)：

• 液晶顯示屏
• 真彩TFT
• 分辨率800*480（可選1024*600）
• 26萬色
• 點(diǎn)距0.1926mm*0.1790mm
• 顯示區(qū)域154.02mm（H）*85.92mm（7.0英寸）
• LED背光
• 觸摸屏支持四線電阻式與電容式

表3 規(guī)格參數(shù)
 

若用戶購買了液晶套件，需要在開發(fā)板斷電的情況下，通過排線連接至開發(fā)板LCD&Touch口（開發(fā)板50引腳的J14接口），接線方式如圖25所示，挑開接口，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)開發(fā)板，啟動(dòng)后可以看到開發(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開發(fā)板在啟動(dòng)時(shí)引導(dǎo)的設(shè)備樹文件為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)，具體可查看用戶使用手冊。
 

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)行也十分簡單。

1.    使用gst-play播放視頻

HDG2L-IOT開發(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

5.8    RS-232/CAN-bus通信測試

5.8.1    RS-232通信測試

確保主機(jī)與開發(fā)板通訊正常 MobaXterm 連接開發(fā)板以root用戶登錄。

 
在對(duì)COM1&2(RS-232) 進(jìn)行測試時(shí)，首先在shell界面輸入serialTest /dev/ttySC1&2 后回車，出現(xiàn)<start...open /dev/ttySC1 ok.>后即可開始使用杜邦線進(jìn)行短接測試，接線方式如圖28所示，結(jié)果如圖29所示。
 

圖28 RS-232短接
 

圖29 RS-232測試數(shù)據(jù)

5.8.2    CAN通信測試

HDG2L-IoT開發(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)，即需要打開的CAN口名，這個(gè)CAN名參數(shù)可以為“can1”、“can2”。例如需要通過CAN2口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，在命令行下執(zhí)行如下命令：

該測程序運(yùn)行流程如下：

• 打開CAN2口，其中CAN2口的通訊速率為125000。

• 通過CAN2口發(fā)送一個(gè)20字節(jié)的數(shù)據(jù)。

• 從CAN2口接收數(shù)據(jù)。

    

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。用戶可通過CAN測試器件通過CAN總線來測試數(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是基于用來可電子的硬件和軟件的測試顯示結(jié)果。
 

圖33 數(shù)據(jù)收發(fā) 

6. 開發(fā)板硬件性能測試

6.1    以太網(wǎng)接口性能測試

6.1.1    測試目的

武漢萬象奧科RZ/G2L核心板支持2路千兆以太網(wǎng)接口，評(píng)估測試RZ/G2L雙網(wǎng)口實(shí)際傳輸速率。

6.1.2    測試工具

網(wǎng)口采用iperf工具進(jìn)行測試，client端顯示發(fā)送速率，server端顯示接收速率。

2.    移植iperf到開發(fā)板

RZ/G2L開發(fā)板上默認(rèn)已集成iperf工具，無需進(jìn)行移植和安裝

3.    用戶主機(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    測試過程

1.    查看虛擬機(jī)與開發(fā)板IP地址
 

圖34 虛擬機(jī) 開發(fā)板IP地址

2.    登陸開發(fā)板作為客戶端

開發(fā)板做客戶端，開啟iperf服務(wù)器模式：

3.    用戶主機(jī)ubuntu作為服務(wù)端

4.    eth0測試結(jié)果
 

圖35 etho下載帶寬

5.    eth1測試結(jié)果
 

圖36 eth1下載帶寬

6.1.4    測試結(jié)果

基于RZ/G2L核心板設(shè)計(jì)的HDG2L-IoT開發(fā)板，兩路千兆網(wǎng)口實(shí)測基本達(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)行了測試，速率相近。 

6.2    核心板高低溫測試

6.2.1    測試目的

評(píng)估測試RZ/G2L核心板環(huán)境適應(yīng)性，測試低溫啟動(dòng)、高溫工作、高低溫循環(huán)狀態(tài)下的工作情況。

6.2.2    測試準(zhǔn)備

2套R(shí)Z/G2L開發(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℃高溫測試CPU需安裝散熱片，45mm*45mm參考。

6.2.3    測試過程

1.    -40℃低溫啟動(dòng)

將環(huán)境溫度設(shè)置-40℃，被測試樣機(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℃，通過電腦連接開發(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)行高溫測試，測試試驗(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)際測試結(jié)果如表4所示。

表4 測試結(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，萬象奧科評(píng)測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，都給這款開發(fā)板加分不少。

8. 常用指令