RZ/G2L高速虚拟串口方案基于瑞萨RZ/G2L SMARC开发板的虚拟(Virtual UART)实现方案

LH199807 2024-11-20 353

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RZ/G2L具有丰富的外设，比如千兆以太网，CANFD以及丰富的UART接口，可以满足工业数据收集处理相关的应用。本文主要介绍基于瑞萨RZ/G2L SMARC开发板的一种虚拟(Virtual UART)实现方案，以实现高速Linux UART通信，供客户参考。

虚拟(Virtual UART)方案介绍

很多工业客户，都有Linux下高速UART需求（1Mbps以上波特率），但是RZ/G2L的UART（SCIg，SCIF）在Linux环境下，由于Linux操作系统本身实时性以及硬件FIFO等限制，运行在1Mbps以上波特率时，很容易出现数据丢失，帧错误等异常，而且不太容易解决。考虑到RZ/G2L集成了200MHz的CM33实时CPU核，可以用于执行实时性要求比较高的任务，所以，可以使用CM33小核管理UART硬件模块，同时通过MHU模块跟Linux端CA55大核进行通信，实现虚拟串口方案。Linux端UART应用程序，可以不用修改直接访问对应的虚拟串口设备(/dev/ttySCx)。

具体方案已经在开发板上面实现并测试通过，SCIF可以稳定工作在10Mbps波特率，没有FIFO的SCIg可以稳定工作在1Mbps，而且SCIg支持8和9-bit数据帧，SCIF仅仅支持8-bit数据帧。这种配置可以满足很多需要高速UART的工业客户需求。

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Github

renesas-rz/rz-virtual-uart: SubCore based UART solution for Linux UART application. Baudrate can be up to 10Mbps. (github.com)

这里，简单介绍一下方案基本实现方式。系统框图如下：

系统框图

虚拟串口

RZ/G2L MPU里面集成的MHU模块，可以用于CA55大核和CM33小核之间相互触发外部中断，配合共享内存，可以用于实现UART数据通信。由于MHU硬件资源限制，只能由CM33最多管理两路UART设备：

● SCIg x1 + SCIF x1

● SCIg x1 + SCIg x1

● SCIF x1 + SCIF x1

● SCI x1

● SCIF x1

RZ/G2 产品介绍

RZ/G2L是一款通用MPU,配备双核Arm Cortex-A55 CPU和单核Cortex-M33 CPU，具有3D图形和视频编解码器。采用多核异构的处理器架构，A55 CPU跑Linux操作系统处理复杂控制任务，M33核跑RTOS操作系统处理实时任务。核间通过OPENAMP实现通信。

主要功能

● 2xCortex-A55 (1.2GHz), Cortex-M33 (200MHz)

● 16-bit DDR3L/DDR4-1600 (in line ECC)

● 摄像头接口; MIPI CSI-2 (4 lanes) or Parallel

● 显示接口; MIPI DSI (4 lanes) or Parallel

● 3D图形加速(Arm Mali-G31)

● H.264 codec (RZ/G2L only)

● 丰富连接性及外设：2xGigabit Ethernet,2xCAN-FD,8xADC,7xUART

产品应用

● 家用电器、工业HMI

● 对讲机/门铃、智能摄像头

● PLC、数据集中器等

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RZ/G2L高速虚拟串口方案 基于瑞萨RZ/G2L SMARC开发板的虚拟(Virtual UART)实现方案

描述

RZ/G2L高速虚拟串口方案基于瑞萨RZ/G2L SMARC开发板的虚拟(Virtual UART)实现方案