配电自动化终端DTU(数据终端单元)在智能电网的建设中扮演着至关重要的角色,它通过信息采集与控制,实现配电线路的遥测、故障检测及远程操作,极大提升了供电可靠性和效率。 在国网新规的推动下,采用多核异构处理器设计的DTU方案日益成为主流,其中实时核与控制核的协同工作,为配电系统的实时监控与高效管理提供了有力保障。在此背景下,飞凌嵌入式基于FET536-C核心板的RISC-V核DTU解决方案应运而生,凭借卓越的性能和灵活的多核架构,引领配电自动化进入全新时代。 1. T536核心板的优势 飞凌嵌入式FET536-C核心板基于全志T536工业级处理器开发设计,主频1.6GHz,集成4核Cortex-A55和64位玄铁E907 RISC-V MCU,能够提供高效的计算能力。其中RISC-V核最高主频可达600MHz,支持16KB指令缓存和16KB数据缓存, 可运行于超大容量DDR。 T536处理器的玄铁E907 RISC-V核的接口资源也十分丰富,能够充分满足配电自动化终端DTU所需功能的实现。 2. 基于T536核心板的DTU方案亮点 实时业务高效处理: 如采样、FFT计算、故障动作等实时性强的业务,都可以在T536核心板的RISC-V核上运行,依靠600MHz主频和浮点运算单元,RISC-V核能轻松完成多路间隔的实时功能。对于多路AD7616采样,既可以凭借SPI高达100MHz的速率轻松实现,也可通过5MHz波特率和单帧64字节的CAN-FD与每个间隔的单片机高效实现。 故障录波与双核协同: T536核心板的RISC-V核可以动态调整DDR空间,满足故障录波数据存储需求,凭借RPMsg和RPbuf强大的双核通信带宽,可将故障录波数据高效传给A核,生成故障录波文件。 管理核的通信中枢: A核凭借四核1.6GHz主频和丰富的资源接口,可通过多种通信接口实现数据的采集和加密/解密功能,满足各种传感器接入和向调度中心加密后IEC101/IEC104的转出功能。 3. 应用实例 3.1 SPI数据收发 本案例为SPI回环测试,即将SPI的MOSI和MISO两个引脚短接进行数据收发。 3.1.1 功能介绍 3.1.2 效果实现 SPI发送和接收的FIFO均为128个,在底层hal库程序中,当数据长度小于128字节时,采用中断方式,当FIFO大于等于128字节时,采用DMA模式。 中断方式传输效果: DMA方式传输效果: 使用DMA传输3200字节,SPI速率默认为100Mbit/s,案例中平均传输速率为64Mbit/s,单次传输的字节越多,系统调度时间占比越可以忽略,接近理论值。 3.2 核间通信RPbuf RPbuf是全志基于RPMsg所实现一套高带宽数据传输的框架。RPMsg是基于共享内存和msgbox中断实现的一套核间通信机制,RPMsg除去头部的16字节数据外,单次最多可发送496字节有效数据。目前RPbuf最高可支持511.875KB数据(512KB减去128Bytes头部)我们以单次511.875KB数据传输为例进行展示。 3.2.1 功能介绍 • VirtIO: 一套虚拟化数据传输框架,用于管理共享内存VRING; • VRING: 由VirtIO管理的一个环形共享内存; • Msgbox: 全志提供的一套消息中断机制,已与Linux内核中原生的mailbox框架适配; • MSGBOX_IRQ: Msgbox中断; • RPMsg: 基于VirtIO管理的共享内存所实现一套少量数据传输的框架; • RPbuf: 全志基于RPMsg所实现一套大量数据传输的框架。 由上图可知(以RISC-V核向A核发送数据为例),RPbuf首先将数据放置在DDR中,再将缓冲区首地址和大小通过RPMsg发送至A核(RPMsg将缓冲区首地址和大小放入VRING,然后请求Msgbox中断,A核收到这个中断后,在其回调函数中使用RPMsg接口函数来从VRING中取出cmd),随后A核从cmd handler中获取缓冲区内的地址和长度,最后在应用层读取数据,从而完成双核间数据传输。 3.2.2 效果展示 由上图,单次传输511.875KB数据,带宽大约为239~247Mbps。 4. 总结 总体而言,飞凌嵌入式的A核+RISC-V核DTU解决方案凭借T536核心板的多核架构和卓越性能,为配电自动化终端提供了强大的技术支持,这一方案不仅提升了供电可靠性和效率,还为配电系统的实时监控和高效管理提供了有力保障,是未来智能电网发展的重要方向。