原创 瑞萨RZ/G2L处理器详细测评

  瑞萨RZ/G2L是通用处理器中接口最全面的MPU之一，将稳定供货至少10年以上。其工作温度满足-40℃~+85℃，适用于电力、医疗、轨道交通。工业自动化、环保、重工等多行业领域。该处理器搭载双核Cortex-A55@1.2GHz+Cotex-M33@200MHz，集成3D图形加速引擎，ARM Mail-G31（500MHz）；支持OpenCL2.0、OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.2，支持1080P高清显示与H.264视频硬件编解码。

  万象奥科G2L核心板采用瑞萨RZ/G2L作为核心处理器，该处理器搭载双核Cortex-A55+Cotex-M33处理器，集成高性能Mail-G31 GPU，适用于工业控制、人机交互、数据网关、边缘计算等多种应用场景。本此将使用HDG2L-IOT评估板/开发详细测评G2L的功能、性能。

 

图1 RZ/G2L处理器架构

 

1.1开箱

  了解了一些预备知识后，我们进入正题，HDG2L-IoT开发板开箱！

  开发板采用常见的环保纸盒进行包装，包装盒内采用防碰撞缓冲保护设计，可以很好的保护产品，这款开发板也使用了珠光膜气泡袋进行包装，防水防震的PE材质全方位保护产品，内部也使用了可回收利用的防静电网格袋，如图2所示。

 

图2 整体包装

  开发板整体为邮票孔核心板+工控板的设计方式，工控板整体机械尺寸为180mm*120mm，核心板整体机械尺寸为70mm * 45mm，工控板四角预留了4个安装孔位，正反面如图3图4所示。

 

图3 开发板正面

 

图4 开发板背面

  HDG2L-IoT开发板主要包括以下配件，如表1 配件所示。

表1 配件

全家福如所图5所示。

 

图5 全家福

  对于初学者入门学习来说，完全够用，当然用户也可以选择搭配电阻屏&电容屏进行可视化操作。更多设备型号可参考我公司淘宝店铺（芯路遥电子），或扫描下方二维码直达店铺。

 

2. 核心板硬件资源

2.1HDG2L-IoT核心板介绍

HDG2L-IoT核心板主控选用RZ/G2L MPU，板载1GB或2GB高速DDR4内存、8GB或更高 eMMC（支持定制）。核心板支持运行精简Linux、Ubuntu、Android操作系统，提供完善且健壮的外设驱动支持，旨在帮助用户快速应用RZ/G2L平台，实物图如图6所示。

 

图6 核心板

  RZ/G2L核心板集成千兆网口、CAN-FD、UART、USB等接口，并支持网口、CAN、串口功能扩展。集成8通道12位ADC、8路32位PWM（支持脉冲输入捕获）、多路SPI与IIC，支持看门狗与OTP单元（可用于授权加密）。

2.2硬件参数

  RZ/G2L核心板硬件参数如表2所示。

表2 核心板参数

下面来看一下核心板的细节实拍图，如图7所示。

 

图7 核心板细节图

3. 底板硬件资源

3.1HDG2L-IoT工控板介绍

  HDG2L-IOT基于HD-G2L-CORE工业级核心板设计，双路千兆网口、双路CAN-bus、2路RS-232、2路RS-485、DSI、LCD、4G/5G、WiFi、CSI摄像头接口等，接口丰富，适用于工业现场应用需求，亦方便用户评估核心板及CPU的性能。

  HD-G2L-CORE系列工业级核心板基于RZ/G2L 微处理器配备 Cortex®-A55 (1.2 GHz) CPU、16 位 DDR3L/DDR4 接口、带 Arm Mali-G31 的 3D 图形加速引擎以及视频编解码器 (H.264)。 此外，这款微处理器还配备有大量接口，如摄像头输入、显示输出、USB 2.0 和千兆以太网，因此特别适用于入门级工业人机界面 (HMI) 和具有视频功能的嵌入式设备等应用。实物图如图8所示。

 

图8 HDG2L-IoT开发板

3.2硬件参数

HDG2L-IoT板载的外设功能：

• 集成2路10M/100M/1000M自适应以太网接口

• 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扩展4G模块接口（集成SIM卡接口）

• 集成1路USB扩展5G模块接口（集成SIM卡接口）

• 支持1路TF卡接口

• 支持液晶显示接口（RGB信号）

• 支持4线电阻触摸屏与电容屏接口

• 1路MIPI DSI接口

• 1路摄像头接口（MIPI CSI）

• 支持音频（耳机、MiC、SPK）

• 支持实时时钟与后备电池

• 支持蜂鸣器与板载LED

• 支持GPIO

• 1路TTL调试串口

• 直流+12V电源供电（宽压9~36V）

 

图9 HDG2L-IoT开发板接口布局图

 

4. 开发板配套资料

  HDG2L-IoT系列核心板配套有数10G开发资料，通过网盘可随时下载，涵盖文件系统及内核源码、用户开发说明书、硬件设计参考电路、外设接口应用范例等技术文档。针对深度开发的用户，万象奥科可提供专属微信服务群组，协助深度定制驱动及内核系统。

 

图10 配套资料

图11 部分用户手册目录

注：万象奥科官方网站：http://www.vanxoak.com/ 

5. 开发板硬件基础功能与接口测试

  经过一系列的资源了解后，我们根据用户开发手册第十章节系统恢复与更新教程将内核和文件系统烧录至开发板后就可以正常使用了，此处不再赘述。

  篇幅有限，本文仅演示部分功能与接口测试数据，如需详细功能与接口测试数据，可访问万象奥科官方网站获取。

5.1串口硬件连接

连接调试串口位置如图12所示，该串口位于核心板上方。

 

图12 调试串口

  使用串口线连接HDG2L-IoT和PC机时，首先确认连接电脑的串口端口号，从“设备管理器”中查看串口端口号，以电脑识别的端口号为准。若拔插仍然没有端口号，可尝试重新启动PC，再次连接。

 

图13 串口号

5.2系统启动测试

  HDG2L-IoT的基本硬件资源了解完之后，我们可以对开发板进行上电启动，简单测试一下开发板的硬件功能是否正常。

  测试环境：

  1.操作系统，windows 11家庭中文版。

  2.终端工具，MobaXterm。

  3.硬件工具，HDG2L-IoT开发板、Type-C数据线、12V/2A电源适配器。

  4.硬件设置，开发板已烧写内核文件系统，拨码设置0100 EMMC启动。

  将数据线连接至电脑，并将Type-C口连接到USB串口模块，再将杜邦线连接至开发板的调试串口和USB串口模块，最后使用配套的12V/2A电源适配器，连接电源线后将电源直角插座连接到开发板的DC电源口，此时会看见开发板电源、运行LED灯亮起并伴随滴的一声完成开机。

  接线图如图14所示。

 

图14 接线图

  本处使用配套资源的MobaXterm软件演示，查看开发板完整的启动信息，操作如下所示：

  1.开发板正确启动。

  2.打开电脑设备管理器查看端口号为COM4。

  3.打开MobaXterm软件，本处使用Serial登录，操作如下图15所示。

 

图15 开发板启动步骤

  4.然后回车，输入账号root继续回车即可成功进入开发板，这时我们输入reboot重新启动开发板就可以查看到开发板启动信息了，如图16所示。

 

图16 启动信息

  5.3查看CPU信息

  若需查看CPU信息，如读取内核数、主频、CPU工作温度可使用如下指令：

  注：更多指令可查看第九章节《常用指令》

  5.4点亮熄灭板载LED灯

   控制LED灯亮灭指令如下：

 

   开发板LED灯亮灭图如图17所示：

 

图17 LED亮灭示意图

  除了基础的亮灭操作以外，有编程基础的小伙伴还可以写一个脚本程序，来控制LED灯定时闪烁。

  5.5DDR读写测试

  DDR读写指令如下：

  界面显示如图18所示。

 

图18 DDR读写示意图 

  5.6网口测试

  HDG2L-IoT开发板标配两个以太网口，分布如图19所示。

 

图19 以太网接口

    默认情况下，ETH0配置为静态IP，ETH1配置为动态IP，本处使用ETH0接口演示。

    调试阶段内，需使用网线将开发板与PC连接，并保持PC端与HDG2L-IoT开发板在同一网段内，操作步骤如下：

  设置PC端以太网IP地址。

 

图20 设置PC端IP地址

 

图21 设置PC端IP地址

  本例中，固定PC端的以太网口的IP地址为192.168.10.125，的eth0为192.168.10.20，两个设备在同一个网段内。设置好IP在同一网段后，可以使用PC端的CMD命令提示符测试是否PING通开发板，或使用MobaXterm 终端Ping PC端，命令如下，实例如图22所示：

 

图22 PING测试

  部分用户会遇到设置正确仍无法进行相互ping测试，可尝试关闭电脑端的防火墙，以Windows 10为例，关闭操作如图23所示，关闭后可再次尝试ping操作。

 

图23 关闭防火墙

5.7液晶背光测试

  HD070-LCD800480液晶套件（800*480分辨率，可选1024*600分辨率）是基于群创7寸液晶开发的液晶套件，接口包含液晶屏电源输出（VLCD）、四线电阻式触摸屏接口、电容触摸屏接口，适配万象奥科各类评估主板。

  本文示例工业级电容触摸屏支持10点触控，支持带水触控，戴手套触控（最厚5mm的雪地手套），厚盖板触控（最厚可穿透15mm的玻璃触控），高稳定性与抗干扰性，可过国军标电子电磁兼容测试，表面硬6H以上，抗耐摔抗划伤，寿命持久度。

  液晶套件由PCB背光板、液晶屏、触摸屏、铁框组成。实物正反图如图24所示。

 

图24 液晶套件

  硬件参数：

• 液晶显示屏

• 真彩TFT

• 分辨率800*480（可选1024*600）

• 26万色

• 点距0.1926mm*0.1790mm

• 显示区域154.02mm（H）*85.92mm（7.0英寸）

• LED背光

• 触摸屏支持四线电阻式与电容式

表3 规格参数

  若用户购买了液晶套件，需要在开发板断电的情况下，通过排线连接至开发板LCD&Touch口（开发板50引脚的J14接口），接线方式如图25所示，挑开接口，将排线按所示图片正确插入排线座，即可按下排线固定板。电容屏正确连接厚启动开发板，启动后可以看到开发板与显示屏同步滚动启动信息，启动完成后，显示屏显示进入系统。

  【注意】HDG2L-IoT开发板在启动时引导的设备树文件为g2l-iot.dtb,请依照所采用的显示方案选用表中的三个设备树之一拷贝生成g2l-iot.dtb，例如采用LCD显示方案时应cp g2l-iot-lcd.dtb g2l-iot.dtb，然后用拷贝生成的dtb文件引导系统启动，具体可查看用户使用手册。

 

图25 液晶套件接线图

5.7.1液晶背光调节

  本例使用的电容屏支持0~7级的液晶背光调节，可支持在不同环境下的亮度需求，若要修改液晶背光，可以通过修改”/sys/class/backlight/backlight/brightness”文件的值对液晶背光进行调整。该值的取值范围为0~ 7，共8个背光级别。当设置为7时背光最亮。例如要把背光值设置为5，可在命令行下执行如下命令：

    

  液晶屏显示如图26所示。

 

图26 背光亮度调整

5.7.2视频播放

  HDG2L-IOT开发板搭载了Arm Mali-G31的3D图形加速引擎以及视频编解码器（H.264），其音视频部分应用层软件采用的是Gstreamer，该框架能够被用来处理像 MP3、Ogg、MPEG1、MPEG2、AVI、Quicktime 等多种格式的多媒体数据。而Gplay则是基于Gstreamer实现的音视频播放器，能够自动根据硬件选择合适的插件进行音视频播放，运行也十分简单。

  1.使用gst-play播放视频

  HDG2L-IOT开发板内置了视频示例文件，其路径为（/home/root/videos/h264-hd-30.mp4），

  如需播放视频，可使用命令：

  输入上述命令后，系统会自动进入播放模式，显示屏可以看到视频播放，如图27所示。

  视频播放阶段，也可以输入K键查看键盘快捷键列表，进行视频的暂停，音量加减等操作。

 

图27 视频播放

5.8RS-232/CAN-bus通信测试

  5.8.1RS-232通信测试

  确保主机与开发板通讯正常 MobaXterm 连接开发板以root用户登录。

 

  在对COM1&2(RS-232) 进行测试时，首先在shell界面输入serialTest /dev/ttySC1&2 后回车，出现后即可开始使用杜邦线进行短接测试，接线方式如图28所示，结果如图29所示。

 

图28 RS-232短接

 

图29 RS-232测试数据

5.8.2CAN通信测试

  HDG2L-IoT开发板有2个CAN口。硬件分布如图30所示。

 

图30 HDG2L-IoT串口分布

  查看CAN总线的状态如图31所示：

 

图31 CAN总线状态

  例如状态信息包括发送、接收字节，drop代表丢包数量，overrun代表一处次数，error代表总线错误次数。

  在对CAN2进行测试时，确保在命令执行终端界面进入到dev文件夹内，然后在CANTest程序进行如图32红框所示设置。

 

图32 CANTest设置参数

  运行CANTest程序可以通过CAN口收发数据。该程序在运行时，需要提供一个命令行参数，即需要打开的CAN口名，这个CAN名参数可以为“can1”、“can2”。例如需要通过CAN2口进行数据收发，在命令行下执行如下命令：

  该测程序运行流程如下：

• 打开CAN2口，其中CAN2口的通讯速率为125000。

• 通过CAN2口发送一个20字节的数据。

• 从CAN2口接收数据。

  重复步骤2~3，实现数据的循环发送和接收。用户可通过CAN测试器件通过CAN总线来测试数据收发，需要设定CAN口速率为125K使两端速率匹配。图33是基于用来可电子的硬件和软件的测试显示结果。

 

图33 数据收发 

6. 开发板硬件性能测试

  6.1以太网接口性能测试

  6.1.1测试目的

  武汉万象奥科RZ/G2L核心板支持2路千兆以太网接口，评估测试RZ/G2L双网口实际传输速率。

  6.1.2测试工具

  网口采用iperf工具进行测试，client端显示发送速率，server端显示接收速率。

  2.移植iperf到开发板

  RZ/G2L开发板上默认已集成iperf工具，无需进行移植和安装

  3.用户主机ubuntu下安装iperf

  ubuntu系统可执行apt命令进行安装。

  6.1.3测试过程

  1.查看虚拟机与开发板IP地址

 

图34 虚拟机 开发板IP地址

    2.登陆开发板作为客户端

  开发板做客户端，开启iperf服务器模式：

  3.用户主机ubuntu作为服务端

    

  4.eth0测试结果

 

图35 etho下载带宽

  5.eth1测试结果

 

图36 eth1下载带宽

  6.1.4测试结果

  基于RZ/G2L核心板设计的HDG2L-IoT开发板，两路千兆网口实测基本达到1000Mbps的最大速率。

  注：千兆以太网接口分别采用Microchip与裕太PHY芯片进行了测试，速率相近。 

  6.2核心板高低温测试

  6.2.1测试目的

  评估测试RZ/G2L核心板环境适应性，测试低温启动、高温工作、高低温循环状态下的工作情况。

  6.2.2测试准备

  2套RZ/G2L开发板HDG2L-IoT、网线、调试串口工具，电脑主机。

  高低温试验箱。

  注：+85℃高温测试CPU需安装散热片，45mm*45mm参考。

  6.2.3测试过程

  1.-40℃低温启动

  将环境温度设置-40℃，被测试样机低温存储2小时，2小时后上电启动，如图37所示。

 

图37 环境温度-40℃

  上电后RZ/G2L核心板启动正常。此时环境温度-40℃，通过电脑连接开发板读取CPU温度为-24℃，如图38所示。

 

图38 CPU温度

  2.+85℃高温测试负载50%

  将环境温度设置为+85℃，CPU安装散热片，进行高温测试，测试试验箱与主板环境如图39图40所示。

 

图39 环境温度+85℃

 

图40 主板环境

  此时CPU占用率为47%，测得CPU温度为92℃。在85℃高温环境下8小时后，系统未出现死机等情况，正常运行，此时CPU温度为97℃摄氏度，部分数据如图41所示。

 

图41 CPU温度

  6.2.4测试结果

  由于篇幅有限，本文仅演示部分数据，全部实际测试结果如表4所示。

表4 测试结果

 

7. 总结

  瑞萨高端MPU平台RZ/G2L有很多可圈可点的地方，例如搭载了双核A55+Cotex-M33处理器，集成高性能Mail-G31 GPU等的核心板，万象奥科评测套件也提供了完善健壮的外设驱动设备支持，还有在不同温度环境下的稳定性能，都给这款开发板加分不少。

 

8. 常用指令