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前言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的種類、數(shù)量不斷增多，所獲取的數(shù)據(jù)呈爆發(fā)性增長(zhǎng)，而作為傳感器與云服務(wù)器進(jìn)行通訊的中間橋梁，IoT邊緣設(shè)備的重要性與日俱增，在全球快速得到應(yīng)用。同時(shí)，IoT設(shè)備的性能也不斷增強(qiáng)，越來(lái)越多的IoT邊緣設(shè)備選擇64位微處理器、搭載Linux等高性能操作系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)大量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。為了滿足這些需求，瑞薩公司推出了基于RISC-V架構(gòu)的64位微處理器RZ/Five，其采用開(kāi)源的架構(gòu)在具有優(yōu)秀性能的同時(shí)給用戶帶來(lái)了更廣泛的CPU選擇范圍，并且能夠通過(guò)工業(yè)級(jí)CIP Linux系統(tǒng)提供超過(guò)10年的支持。

下面就由我來(lái)為大家介紹一下這款優(yōu)秀的RZ/Five評(píng)估套件。

開(kāi)箱

RZ/Five評(píng)估套件采用瑞薩公司經(jīng)典的藍(lán)白色調(diào)紙質(zhì)包裝盒，其官方名稱為RTK9743F01S01000BE——Evaluation Board Kit for RZ/Five MPU。包裝盒正面是瑞薩公司的LOGO ，而在包裝背面則詳細(xì)地列出了該包裝盒內(nèi)評(píng)估板的型號(hào)、所擁有的資源、相關(guān)網(wǎng)站及注意事項(xiàng)。打開(kāi)包裝盒，評(píng)估板采用防靜電袋包裝，同時(shí)還隨評(píng)估板贈(zèng)送了一個(gè)30W的快充電源、一根Type C USB線、一根micro USB線。

圖1 評(píng)估套件的外觀

圖2 評(píng)估套件內(nèi)部

對(duì)于我們今天的主角RZ/Five評(píng)估套件瑞薩公司采用的是底板+核心板的架構(gòu)，只要簡(jiǎn)單的松開(kāi)四個(gè)角上的固定螺絲（圖中箭頭所指處）即可將核心板輕松更換，這樣做的好處在于用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇該系列中合適的核心板，這大大節(jié)約了用戶對(duì)不同MPU評(píng)估的成本。

圖3 整個(gè)評(píng)估套件的外觀

核心板功能

整個(gè)評(píng)估板的資源非常豐富，在RZ/Five的核心板上主要有處理器、電源管理芯片、1GB的DDR 存儲(chǔ)器，64GB的eMMC存儲(chǔ)器，16MB的QSPI NOR FLASH，1個(gè)micro SD插槽以及2通道的AD轉(zhuǎn)換接口和JTAG接口。

圖4 核心板的正面

核心板的中部為一顆編號(hào)為R9A07G043F01GBG的處理器，該處理器屬于瑞薩公司最新推出的RZ/Five系列，其封裝尺寸為13mm*13mm，與瑞薩的RZ/G2UL (Type 1)系列處理器引腳兼容。除了上述編號(hào)外，瑞薩公司還提供11mm*11mm的封裝（編號(hào)為R9A07G043F00GBG）供用戶在不同的場(chǎng)合選用。下圖給出了兩種不同封裝的RZ/Five芯片所包含的內(nèi)部資源，可以看到其提供的接口還是非常多的。

圖5 RZ/Five處理器的內(nèi)部資源模塊圖

在RZ/Five處理器的右邊是一顆鎂光半導(dǎo)體公司提供的DDR4芯片，具體型號(hào)為MT40A512M16LY-062E，它的容量為1GB，采用1.2V電壓工作。而在RZ/Five處理器的左上方則是一顆型號(hào)為AT25QL128A_MHE的QSPI NOR Flash芯片，其容量為16MB，供電電壓為1.7~2.0V。整個(gè)核心板的電源管理通過(guò)右下方的DA9062芯片完成（如下圖），這是一顆功能強(qiáng)大的PMIC芯片，其能夠?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及基于FPGA的應(yīng)用提供穩(wěn)定的電源輸入。該器件包含四個(gè)具有可編程輸出的LDO（可提供高達(dá)300mA的電流）及四個(gè)BUCK（總計(jì)可提供8.5A電流）：

圖6 核心板電源分布

在核心板的背面，主要包含有一塊eMMC存儲(chǔ)芯片以及以太網(wǎng)收發(fā)器芯片。eMMC存儲(chǔ)芯片型號(hào)為MTFC64GASAQHD-IT，其容量為64GB；以太網(wǎng)收發(fā)器芯片型號(hào)為KSZ9131RNXC，它與正面的另一塊同樣的芯片一起為我們的評(píng)估套件提供了雙路千兆以太網(wǎng)支持。

圖7 核心板背面

通常，功能強(qiáng)大的處理器一般都有好幾種工作/啟動(dòng)模式，那么我們的RZ/Five當(dāng)然也不例外，在我們的核心板的左邊提供了3路開(kāi)關(guān)共用戶選擇，每一路具體的含義如下表所示：

圖8 核心板跳線及功能

底板

RZ/Five評(píng)估套件的底板上主要是一些用于與外界連接的擴(kuò)展接口，例如雙以太網(wǎng)接口，用于系統(tǒng)啟動(dòng)的TF卡接口，音頻輸入輸出接口，攝像頭接口，Micro HDMI接口，標(biāo)準(zhǔn)的USB接口、2路Micro USB 接口（一路為標(biāo)準(zhǔn)接口并支持OTG，另一路為USB轉(zhuǎn)串口）以及Type C接口（用于供電）。另外，底板上還包含有各種跳線、復(fù)位按鈕、按鍵以及兩個(gè)Pmod接口將諸如GPIO、I2C、SPI等信號(hào)引出供用戶使用。

圖9 底板的正面

這里特別值得注意的是sw11跳線，該跳線共有4路（如下圖），其中1-3是用于選擇BOOT模式的，而4是用于選擇供電電壓的（默認(rèn)情況下選擇5V供電輸入）。

圖10 啟動(dòng)模式選擇跳線

搭建軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

為了發(fā)揮RZ/Five評(píng)估套件強(qiáng)大的性能，官方為其提供了板級(jí)支持包等資料供我們下載使用，但在開(kāi)始使用之前，我們必須準(zhǔn)備好所需的軟硬件環(huán)境。按照官方提供的資料，如果只是操作評(píng)估套件的話，那么只需要Windows系統(tǒng)并且安裝相關(guān)軟件即可（包括控制臺(tái)軟件Tera Term和串口驅(qū)動(dòng)程序），但如果我們需要重新編譯內(nèi)核的話則需要借助于Linux系統(tǒng)，具體要求如下所示：

圖11 軟件環(huán)境要求

根據(jù)瑞薩提供的Release Note for RZ/Five Board Support Package文檔的提示下載好對(duì)應(yīng)的軟件、建立好環(huán)境后就可以進(jìn)行BSP的編譯了，編譯主要分為兩個(gè)部分，第一部分是編譯運(yùn)行在評(píng)估板上的鏡像，第二部分是SDK編譯。兩個(gè)部分的最終結(jié)果分別在build/tmp-glibc/deploy/image 和build/tmp-glibc/deploy/sdk文件夾中。

上電運(yùn)行

將Type-C電纜插入到CN6接口，此時(shí) VBUS Power ON和Module PWR ON 指示燈亮起，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)供電正常，當(dāng)按下SW9按鍵（即紅色按鍵）1秒即打開(kāi)子板的電源，LED4亮起；若按住SW9按鍵2秒則關(guān)閉子板電源，LED4熄滅。

圖12 上電運(yùn)行

在上位機(jī)中打開(kāi)Tera Term軟件，并按照下圖設(shè)置通信接口，選擇USB串口COM9（注意，需要按下SW9打開(kāi)子板電源才能識(shí)別Micro USB接口，不同的機(jī)器可能COM端口號(hào)不一樣），設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等等參數(shù)。

圖13 上位機(jī)Tera Term軟件設(shè)置

按照板卡上的復(fù)位按鈕（SW10）后，在Tera Term軟件將會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)畫(huà)面，可以看到板卡中內(nèi)置系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，首先啟動(dòng)了U-BOOT，然后開(kāi)始引導(dǎo)LINUX。

圖14 RZ/Five啟動(dòng)信息

當(dāng)然，如果我們編譯了自己的BSP需要部署到話，則需要將啟動(dòng)模式更改為SCIF下載模式

圖15 SCIF跳線及啟動(dòng)信息

按照上述同樣的方法啟動(dòng)后，此時(shí)系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)行等待發(fā)送文件狀態(tài)(如上圖)，然后我們點(diǎn)擊Tera Term軟件“文件”菜單下的“發(fā)送文件命令”即可進(jìn)行文件傳輸，在這里我們主要是將之前編譯好的Flash_Write文件（Flash_Writer_SCIF_RZFIVE_SMARC.mot）進(jìn)行發(fā)送，

在發(fā)送完Flash_Write后，再輸入指令XLS2進(jìn)行配置，如下圖所示：
在這里主要是寫(xiě)入兩個(gè)bootloader文件spl-smarc-rzfive.srec和fit-smarc-rzfive.srec，它們對(duì)應(yīng)的寫(xiě)入地址如下表

圖16 兩個(gè)bootloader文件部署地址

首先寫(xiě)入，spl-smarc-rzfive.srec

隨后再寫(xiě)入fit-smarc-rzfive.srec文件

圖15 XLS2命令使用

當(dāng)然我們也可以將系統(tǒng)設(shè)置為從SD卡啟動(dòng)。根據(jù)手冊(cè)，我們首先是將裝有SD卡的讀卡器插入到Linux系統(tǒng)中，并使用官方給出的腳本初始化SD卡后，將對(duì)應(yīng)的BSP文件復(fù)制到卡上，最后使用sync命令確保文件正確寫(xiě)入后，彈出SD卡即可。然后我們更改啟動(dòng)跳線，選擇從SD卡啟動(dòng)即可。具體的步驟可以參考RZ/Five Board Support Package V1.0壓縮包里的文檔。（https://www.renesas.cn/cn/en/document/sws/rzfive-board-support-package-v10-rtk0ef0126z0000azj-v10zip?r=1620471）

圖17 TF卡啟動(dòng)跳線

總結(jié)

RZ/Five系列微處理器具有強(qiáng)大的功能，其內(nèi)部資源豐富，所提供接口眾多，非常適合用于開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及終端設(shè)備，并且其基于RISC-V CPU指令集架構(gòu)（ISA），擴(kuò)充了瑞薩現(xiàn)有的基于Arm內(nèi)核的處理器陣容，給客戶提供了更加多樣化的選擇。瑞薩公司為RZ/Five評(píng)估套件提供了詳細(xì)資料，從硬件設(shè)計(jì)規(guī)范到軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建應(yīng)有盡有，這大大降低了工程師們使用該套件的門檻，也使得我們對(duì)于RZ/Five系列微處理器有了更深入的了解，相信會(huì)有越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用選擇RZ/Five系列微處理器。