原创 国产化ARM处理器Cortex A-55嵌入式高校实验室建设瑞芯微RK3568

国产化ARM实验室建设背景

实验室建设必要性

根据中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平的重要文章《加强基础研究 实现高水平科技自立自强》，加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。近年来，我国着力打造世界一流科技期刊、建成一批大国重器，基础研究支撑平台建设取得长足进步，但是从根本上破解“两头在外”问题还任重道远。要协同构建中国特色国家实验室体系，科学规划布局前瞻引领型、战略导向型、应用支撑型重大科技基础设施，打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战。
根据教育部发展规划司发布《关于教育领域扩大投资工作有关事项的通知》，明确专项贷款重点支持范围包括：高校教学科研条件及仪器设备更新升级、学校数字化建设，包括校园网络及信息管理系统提档升级，高性能计算系统，信息中心建设，智慧校园，智慧教室，数据中心的国产代替、实验实训等资金的投入建设。
核心技术和设备受制于人是最大的隐患。只有发展自主可控技术，推进国产化替代进程，才能促进国家安全问题的解决。国内科技企业经过多年的自主研发、技术积累，创新能力、产品质量大幅提升，整体产业呈现出由大向强转变的趋势，实现了从无到有，从可用到好用的发展，与国际水平差距逐渐缩小，自主自强能力进一步提升。近年来在国家大力引领下，国产操作系统得到了蓬勃发展，桌面服务器和嵌入式操作系统等为代表的国产软件推动了我国基础软件自主发展的步伐，实现了补短板、国产化替代的目的。目前国产嵌入式操作系统已快速成长与壮大，在军事、通信和安全等领域实现了规模化应用。
因此，不论从教学还是学生的实际需求等方面来说都很有必要建立国产化嵌入式ARM实验室。嵌入式系统已经普遍应用于国防电子、数字家庭、工业自动化、医疗机械、无线通讯等行业。高校建设满足国产化要求的嵌入式ARM实验室，有助于推动当今形式下教学的改革，有助于提高学生的专业技能与专业素养，培养出符合地方经济和社会发展的应用型和实用型人才；此外，实验平台的建设，也为教师提供了教学平台和科研平台，推动教学和科研工作的开展。

ARM技术概述

ARM处理器全称为Advanced RISC Machine，因小尺寸、低功耗、性能强的特点而闻名。ARM架构是小端(little-endian)即低位字节排在内存的低地址端（至少在iOS平台是这样），和x86一样。它和MIPS、PowerPC等一样用的都是RISC，并且很长时间都是32位，但是后来有了叫做ARM64的64位扩展。
ARM7：ARMv4架构
ARM9：ARMv5架构
ARM11：ARMv6架构
ARM-Cortex 系列：ARMv7架构
ARM7没有MMU(内存管理单元)，只能叫做MCU（微控制器），不能运行诸如Linux、WinCE等这些现代的多用户多进程操作系统，因为运行这些系统需要MMU，才能给每个用户进程分配进程自己独立的地址空间。ucOS、ucLinux这些精简实时的RTOS不需要MMU，当然可以在ARM7上运行。
ARM9、ARM11，是嵌入式CPU（处理器），带有MMU，可以运行诸如Linux等多用户多进程的操作系统，应用场合也不同于ARM7。
到了ARMv7架构的时候开始以Cortex来命名，并分成Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M三个系列。三大系列分工明确：
“A”系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用；
“R”系列针对实时系统；
“M”系列对微控制器。
简单的说Cortex-A系列是用于移动领域的CPU，Cortex-R和Cortex-M系列是用于实时控制领域的MCU。
瑞芯微电子有限公司是国内独资的专业集成电路设计公司和经国家认定的集成电路设计企业，专注于数字音视频、移动多媒体芯片级的研究和开发。瑞芯微以市场为导向，技术创新为核心，致力于为客户提供多层次、多平台、多场景的专业解决方案，赋能消费电子、智能硬件、机器视觉、行业应用等多元领域。

ARM教学需求

嵌入式系统是一门综合性非常强的课程，对于嵌入式系统的学习，不仅仅是对理论知识的掌握，更多的是实际开发能力提升，这就需要通过学校建立支撑专业需要的嵌入式ARM实验室，可以对学生基础知识的掌握、综合素质的提高和应用创新能力培养起到较为重要的作用。
目前，许多院校先后建立了不同规模的实验室，目前大部分嵌入式ARM实验室都存在以下问题：
1、学校实验室现有的软硬件环境无法覆盖全面，无法实现准确高效实现项目开发。
2、目前大部分的指导教学都缺乏零基础入门的指导。
3、基础的教学案例无法满足高校科研的需求。
针对以上问题，创龙为高校提供了丰富的教学实验和开发例程，以及相应的视频教程，让高校能够轻松教学和科研。
产品设计及使用上具有以下特点：
1、创龙的嵌入式实验箱在硬件上引出 CPU 全部资源信号引脚，二次开发极其容易，用户只需要专注上层运用，降低了开发难度和时间成本。
2、创龙的嵌入式实验箱配备了开发过程中所需的所有配件和完整的平台开发包，节省软件整理时间，同时提供软件安装教程，上手容易。
3、提供的入门教程实验指导手册包括实验目的、原理、步骤及源码解析等，注重实验的过程，内容详实且丰富，可以帮助学生打好专业基础，快速入门上手，也有利于教师教学计划的开展。

建设目标

适用课程

Cortex-A55 ARM嵌入式实验箱主要用于《ARM 系统开发》、《ARM 应用开发》《物联网通信技术》、《嵌入式系统设计》、《移动互联网技术》、《无线传感器网络》、《物联网设计方法与应用》、《人工智能》等课程。

适用专业

Cortex-A55 ARM嵌入式实验箱主要面向电子信息工程专业方向，同时也可适用于通信工程、电子科学与技术、光电信息工程、计算机科学与技术、自动化、人工智能等相关专业教学。Cortex-A55系列的ARM可以满足自动化、通信等领域的应用需求，可应用于工控，电力，通讯，医疗，媒体，安防，车载，金融，消费电子等领域。

预期目标

ARM嵌入式实验室建设拟达成的预期教学培养目标如下：
学生理解嵌入式ARM系统的基本原理；
学生了解嵌入式ARM微处理器的结构和组成；
学生掌握嵌入式ARM系统开发的过程和基本方法；
学生掌握学会Linux开发的基本知识、程序架构、开发流程；
培养学生嵌入式系统设计能力、实践动手能力、嵌入式系统分析与调试能力。

Cortex-A55 国产化ARM教学平台

产品特点

TL3568-PlusTEB是创龙是一款基于瑞芯微 RK3568J处理器设计的四核 ARM Cortex-A55 全国产嵌入式教学实验箱，提供了丰富的教学实验，适合高校以及研究所等实验机构。

其中， SOM-TL3568 是一款基于瑞芯微 RK3568J处理器设计的四核 ARM Cortex-A55 全国产工业核心板，主频高达 1.8GHz。核心板 CPU、ROM、RAM、电源、晶振、连接器等所有器件均采用国产工业级方案，国产化率 100%。RK3568J是一款采用ARM架构的通用型SoC，主要应用于智能硬件和工业应用。CPU采用四核A55架构处理器，集成Mali G52图形处理器和独立的人工智能NPU处理器。RK3568J支持三屏异显，支持CAN、UART、SPI、IIC、IIS.SATA等接口，适合工控类应用，支持鸿蒙OS、安卓、Linux、Ubuntu、 Debian等操作系统，非常适合二次开发。

TL3568-PlusTEB的产品特点如下：
基于瑞芯微 RK3568J，四核 ARM Cortex-A55处理器，主频1.8GHz。
实验箱含实验板、7寸触摸屏、7寸全键盘，可选多种拓展模块。
实验箱支持：音频输入输出接口、摄像头接口、4G、NVMe接口、ADC、波形发生器、Ethernet、RS232、RTC、LCD、HDMI、USB HOST、USB OTG、SPI、IIC、GPIO、PWM、SD等外设与接口。
实验箱支持翼辉操作系统显示界面。
适用于嵌入式系统、物联网、无线传感器、人工智能等教学领域。