本文主要介紹創龍科技TL3562-EVM評估板演示基于AMP(Asymmetric Multi-processing)的8/16通道AD采集開發案例，使用的AD芯片為核芯互聯CL1606/CL1616（國產）、ADI AD7606/AD7616。

前  言

本文主要介紹創龍科技TL3562-EVM評估板演示基于AMP(Asymmetric Multi-processing)的8/16通道AD采集開發案例，使用的AD芯片為核芯互聯CL1606/CL1616（國產）、ADI AD7606/AD7616。適用開發環境：

Windows開發環境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

虛擬機：VMware16.2.5

開發環境：Ubuntu20.04.6 64bit

U-Boot：U-Boot-2017.09

Kernel：Linux-5.10.209

LinuxSDK：rk3562-buildroot-2021.11-sdk-[版本號]（基于rk3562_linux_release_v1.2.0_20240620）

本文檔AD采集案例測試結果如下表所示。

 

表 1

 

無特殊說明情況下，默認使用USB TO UART0作為Linux調試串口，打印Linux程序相關信息；使用RS232 UART2作為Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序的調試串口，打印Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序相關信息；使用Linux系統啟動卡（Micro SD方式）啟動系統。

案例相關資料位于產品資料“4-軟件資料\Demo\amp-demos\”目錄下。

備注：

1. a53-3_baremetal為Cortex-A53(CPU3)核心Baremetal工程文件；
2. a53-3_rtos為Cortex-A53(CPU3)核心RT-Thread(RTOS)工程文件；
3. m0_baremetal為Cortex-M0(MCU)核心Baremetal工程文件；
4. m0_rtos為Cortex-M0(MCU)核心RT-Thread(RTOS)工程文件；
5. a53-3_baremetal、a53-3_rtos、m0_baremetal、m0_rtos工程均可單獨與Linux端通信。

 

表 2 Baremetal端

 

表 3 RT-Thread(RTOS)端

 

 

表 4 Linux端

 

備注：

創龍科技TL7606I模塊使用AD芯片為核芯互聯CL1606或ADI AD7606，兩者均測試通過，且測試步驟無差別。

創龍科技TL7616P模塊使用AD芯片為核芯互聯CL1616或ADI AD7616，兩者均測試通過，且測試步驟無差別。

創龍科技TL7606I模塊、TL7616P模塊可支持串行模式和并行模式，且硬件設計默認為并行模式，請根據AD模塊原理圖說明將AD模塊修改為串行模式再進行測試。

 

ad_display案例

案例說明

本案例支持Cortex-M0(MCU)、Cortex-A53(CPU3)核心運行Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序進行測試，具體說明如下：

Cortex-M0(MCU)核心運行
 

案例使用SPI總線采集8/16通道AD數據，評估板Cortex-A53(CPU0、CPU1、CPU2、CPU3)核心運行Linux系統，Cortex-M0(MCU)核心運行Baremetal（即m0_baremetal）、RT-Thread（即m0_rtos）程序。Baremetal/RT-Thread(RTOS)端通過SPI采集的AD數據寫入DDR共享內存，并通過rpmsg發送寫入的共享內存信息至Linux應用程序，Linux端應用程序通過rpmsg接收Baremetal/RT-Thread(RTOS)端發送的共享內存信息后，從指定共享內存中讀取AD數據，并將數據轉換得到電壓值，然后通過Qt顯示波形至顯示屏。

系統工作示意框圖如下所示。

 

 

圖 1 系統工作示意框圖

 

Cortex-A53(CPU3)核心運行

案例使用SPI總線采集8/16通道AD數據，評估板Cortex-A53(CPU0、CPU1、CPU2)核心運行Linux系統，Cortex-A53(CPU3)核心運行Baremetal（即a53-3_baremetal）、RT-Thread（即a53-3_rtos）程序。Baremetal/RT-Thread(RTOS)端通過SPI采集的AD數據寫入DDR共享內存，并通過rpmsg發送寫入的共享內存信息至Linux應用程序，Linux端應用程序通過rpmsg接收Baremetal/RT-Thread(RTOS)端發送的共享內存信息后，從指定共享內存中讀取AD數據，并將數據轉換得到電壓值，然后通過Qt顯示波形至顯示屏。

系統工作示意框圖如下所示。

 

 

圖 2 系統工作示意框圖

 

AD采集數據通過rpmsg傳輸流程圖如下所示。

 

 

圖 3 rpmsg傳輸流程圖

 

案例使用創龍科技TL7606I模塊（8通道）、TL7616P模塊（16通道）運行Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序進行AD數據采集。案例支持如下2種模式：

1. 單次采集：程序采集1024個數據后，顯示靜態波形。
2. 連續采集：程序將會連續采集數據，并實時顯示動態波形。

程序流程如下圖所示。

 

 

圖 4 程序流程圖

 

案例測試

• TL7606I模塊測試

TL7606I模塊測試時Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序流程圖如下所示。

 

 

圖 5

 

硬件連接。

請使用RS232交叉串口母母線、USB轉RS232公頭串口線將評估板RS232 UART2串口連接至PC機，使用HDMI線將評估板HDMI OUT接口與HDMI顯示屏連接。

由于評估底板未預留與TL7606I模塊接口適配的引腳，因此需參考如下方法進行飛線，并且應盡可能使用短線連接，硬件連接如下圖所示。

 

 

圖 6

 

備注：本案例采用SPI總線采集AD數據，請先參考如下原理圖將TL7606I模塊改為SPI接口模式。

 

 

圖 7

 

請將評估底板C289電容正極焊盤通過飛線引出方式連接至TL7606I模塊J3接口的pin1引腳；將C289電容負極焊盤通過飛線引出方式連接至TL7606I模塊J3接口的pin2引腳，連接關系如下表。

 

表 5

 

 

圖 8

 

 

圖 9

 

請將評估板R342、R347、R354空貼，然后通過飛線方式，將評估板引腳信號H3/CAM_CLK0_OUT_M0/3V3、G1/CAM_CLK1_OUT_M0/3V3、F2/CAM_CLK2_OUT/3V3端口，分別連接至TL7606I模塊J6接口的pin4、pin6、pin3引腳，為TL7606I模塊提供控制信號，連接關系如下表。

 

 

 

表 6

 

圖 10圖 11圖 12

 

 

 

飛線連接的評估板端口位置如下圖所示。

圖 13圖 14

 

將評估板R56、R58、R59、R60空貼，然后通過飛線方式將SPI0接口(J2)上AE16/SPI0_CLK_M0/3V3(pin5)、AG17/SPI0_CSN0_M0/3V3(pin2)、AE18/SPI0_MISO_M0/3V3(pin4)、GND(pin6)、連接至TL7606I模塊J6接口的pin10、pin16、pin12、pin46引腳，為TL7606I模塊提供SPI信號，連接關系如下表。

 

 

圖 15圖 16

 

案例支持TL7606I模塊8通道同時采集與顯示。本次測試以TL7606I模塊V1和V8通道為例，請將TL7606I模塊的V1和V8通道分別正確連接至信號發生器A通道和B通道。信號發生器設置A通道輸出頻率為1KHz、峰峰值為10.0Vpp（即幅值為5.0V）的正弦波信號，B通道輸出頻率為1KHz、峰峰值為10.0Vpp（即幅值為5.0V）的正弦波信號，如下圖所示。待測信號電壓請勿超過模塊量程，否則可能會導致模塊損壞。

 

 

圖 17

 

案例測試。

由于Linux內核會占用RS232 UART2串口、SPI0外設資源，因此在運行Baremetal(HAL)、RTOS(RT-Thread)程序前，需先替換關閉相關外設資源的內核鏡像。

評估板上電啟動，請將案例"dts\bin\"目錄下的內核鏡像boot-ad-capture-mcu.img拷貝至評估板文件系統，執行如下命令將其固化至Linux系統啟動卡。

備注：

如需固化至eMMC，請將設備節點修改為"/dev/mmcblk0p3"；

如需運行Cortex-A53(CPU3)核心案例程序，請將內核鏡像替換為boot-ad-capture-a53-3.img內核鏡像。

Target# dd if=boot-ad-capture-mcu.img of=/dev/mmcblk1p3 conv=fsync //替換內核鏡像

Target# sync

Target# reboot

 

 

圖 18

 

請參考用戶手冊《基于Linux + RT-Thread、Baremetal的AMP開發案例》文檔“工程編譯與固化”章節，將案例需運行核心bin目錄下的amp_ad7606_capture.img鏡像文件固化至評估板，請根據實際情況固化案例測試的內核鏡像。

評估板上電啟動后，RS232 UART2調試串口將打印如下信息。

 

 

圖 19 m0_baremetal圖 20 m0_rtos圖 21 a53-3_baremetal圖 22 a53-3_rtos

 

 

請將產品資料“4-軟件資料\Demo\amp-demos\amp_ad_capture\host_linux\bin\”目錄下的可執行文件ad_display拷貝至評估板文件系統任意目錄下。

 

 

圖 23

 

執行如下命令，查詢程序運行參數。

Target# ./ad_display -h

備注："QStandardPaths…"打印信息不影響測試，忽略即可。

 

圖 24

 

單次采集

執行如下命令，單次采集1024個數據采樣點。

Target# ./ad_display -d ad7606 -m 1 -platform wayland

參數解析：

-d：指定設備節點；

-m：選擇運行模式（1表示單次采集，2表示連續采集）；

-platform：指定顯示插件。

 

圖 25

 

同時，HDMI顯示屏將會顯示靜態波形，如下圖所示。

圖 26

 

 

按下"Ctrl + C"可停止程序運行。

 

圖 27 m0_baremetal/m0_rtos圖 28 a53-3_baremetal/a53-3_rtos

 

連續采集

執行如下命令，以連續采集數據。

Target# ./ad_display -d ad7606 -m 2 -platform wayland

 

圖 29

 

 

同時，HDMI顯示屏將會實時顯示動態波形，如下圖所示。

 

圖 30

 

 

程序運行過程中，CPU占用率約為105.9%。

 

圖 31

 

按下"Ctrl + C"可停止程序運行。

 

圖 32 m0_baremetal/m0_rtos圖 33 a53-3_baremetal/a53-3_rtos

 

 

由于在連續采集時，每次循環采集4096個點，并以32幀畫面動態顯示在HDMI顯示屏，每幀圖像顯示采集點數為128個，因此CPU占用率高。如需降低CPU占用率可通過增加每幀圖像采集點數，將HDMI顯示屏上動態顯示的畫面幀數降低。

通過修改案例"host_linux\src\ad_display\src\"目錄下的ad76x6.h文件降低動態顯示的畫面幀數。

 

圖 34

 

 

修改內容如下：

 

#define POINTS_ONE_PAGE 1024 //修改每幀圖像采集點數數量為1024

 

 

圖 35

 

修改完成后請參考案例編譯章節，編譯可執行程序。

備注：

采樣率 = 1s / （單次轉換耗時(s) + 單次SPI傳輸耗時(s)）。

AD7606芯片每次采樣8通道（共16Byte）數據，單次轉換耗時為4us，SPI時鐘最高支持20MHz，因此AD7606理論采樣率 = 1s / ((4us + (1000000us / 20000000 x 16 x 8)) / 1000000) ≈ 96154 SPS。AD7606芯片采集單次轉換耗時等數據的詳細資料請查看AD7606芯片數據手冊。

TL7606I模塊測試時，SPI時鐘為20MHz，經過實際測量，由于程序讀取FIFO時將會消耗時間，SPI CS信號持續時間會比SPI CLK持續時間多2us，且代碼耗時導致每次傳輸的間隔時間比理論轉換耗時多6us，因此實際單次轉換耗時 = 單次轉換耗時4us + 6us；單次SPI傳輸耗時 = (1000000us / 20000000 x 16 x 8) + 2us。TL7606I模塊實際采樣率 = 1s / ((4us + 6us + (1000000us / 20000000 x 16 x 8) + 2us) / 1000000) ≈ 54348 SPS，與測試結果相近。

 

 

圖 36

 

由于案例SPI時鐘頻率高，采樣率變化幅度大，因此連續采集的波形會出現相位偏移的現象（如速率不一致，左右偏移），但實際上波形是連續的且數據正確。若SPI時鐘頻率降低，采樣率變化幅度將變小，即可避免該現象。

 

• TL7616P模塊測試

TL7616P模塊測試時Baremetal/RT-Thread(RTOS)程序流程圖如下所示。

 

圖 37

 

硬件連接

請使用RS232交叉串口母母線、USB轉RS232公頭串口線將評估板RS232 UART2串口連接至PC機，使用HDMI線將評估板HDMI OUT接口與HDMI顯示屏連接。

由于評估底板未預留與TL7616P模塊接口適配的引腳，因此需參考如下方法進行飛線，并且應盡可能使用短線連接，硬件連接如下圖所示。

 

 

圖 38

 

備注：本案例是采用SPI總線采集AD數據，請先參考如下原理圖將TL7616P模塊改為SPI接口模式。

 

 

圖 39

 

請將評估底板BACK LIGHT接口(CON22)的12V(pin2)引腳通過飛線引出方式連接至TL7616P模塊CON2接口的pin1引腳；將BACK LIGHT接口(CON22)的GND(pin6)引腳通過飛線引出方式連接至TL7616P模塊CON2接口的pin2引腳，為TL7616P模塊提供12V直流電源，連接關系如下表。

表 8圖 40

 

圖 41

 

 

 

請將評估板R342、R347、R354空貼，然后通過飛線方式，將評估板接口引腳信號H3/CAM_CLK0_OUT_M0/3V3、G1/CAM_CLK1_OUT_M0/3V3、F2/CAM_CLK2_OUT/3V3端口，分別連接至TL7616P模塊CON1接口的A10、A14、A16引腳，為TL7616P模塊提供控制信號，連接關系如下表。

表 9圖 42圖 43圖 44

 

 

飛線連接的評估版端口位置如下圖所示。

圖 45圖 46

 

將評估板R56、R58、R59、R60空貼，然后通過飛線方式將SPI0接口(J2)上AE16/SPI0_CLK_M0/3V3(pin5)、AG17/SPI0_CSN0_M0/3V3(pin2)、AG19/SPI0_MOSI_M0/3V3(pin3)、AE18/SPI0_MISO_M0/3V3(pin4)、GND(pin6)，連接至TL7616P模塊CON1接口的A12、A15、C11、C13、B8引腳，為TL7616P模塊提供SPI信號，連接關系如下表。

表 10圖 47圖 48

 

 

案例支持TL7616P模塊16通道AD數據同時采集與顯示。本次測試以TL7616P模塊V7B和V0A通道為例，請將TL7616P模塊的V7B和V0A通道分別正確連接至信號發生器A通道和B通道。信號發生器設置A通道輸出頻率為1KHz、峰峰值為10.0Vpp（即幅值為5.0V）的正弦波信號，B通道輸出頻率為1KHz、峰峰值為10.0Vpp（即幅值為5.0V）的正弦波信號，如下圖所示。待測信號電壓請勿超過模塊量程，否則可能會導致模塊損壞。

圖 49

 

 

案例測試。

由于Linux內核會占用RS232 UART2串口、SPI0外設資源，因此在運行Baremetal(HAL)、RTOS(RT-Thread)程序前，需先替換關閉相關外設資源的內核鏡像。

評估板上電啟動，請將案例"dts\bin\"目錄下的內核鏡像boot-ad-capture-mcu.img拷貝至評估板文件系統，執行如下命令將其固化至Linux系統啟動卡。

備注：

如需固化至eMMC，請將設備節點修改為"/dev/mmcblk0p3"；

如需運行Cortex-A53(CPU3)核心案例程序，請將內核鏡像替換為boot-ad-capture-a53-3.img內核鏡像。

Target# dd if=boot-ad-capture-mcu.img of=/dev/mmcblk1p3 conv=fsync //替換內核鏡像

Target# sync

Target# reboot

 

 

圖 50

 

請參考用戶手冊目錄下《基于Linux + RT-Thread、Baremetal的AMP開發案例》文檔“工程編譯與固化”章節，將案例需運行核心bin目錄下的amp_ad7616_capture.img鏡像文件固化至評估板，請根據實際情況固化案例測試的內核鏡像。

上電啟動后，RS232 UART2調試串口將打印如下信息。

 

圖 51 m0_baremetal圖 52 m0_rtos圖 53 a53-3_baremetal圖 54 a53-3_rtos

 

請將產品資料“4-軟件資料\Demo\amp-demos\amp_ad_capture\host_linux\bin\”目錄下的可執行文件ad_display拷貝至評估板文件系統任意目錄下。

 

 

圖 55

 

執行如下命令，查詢程序運行參數。

Target# ./ad_display -h

備注：出現"QStandardPaths…"打印信息不影響測試，忽略即可。

 

 

圖 56

 

單次采集

執行如下命令，單次采集1024個數據采樣點。

Target# ./ad_display -d ad7616 -m 1 -platform wayland

參數解析：

-d：指定設備節點；

-m：選擇運行模式（1表示單次采集，2表示連續采集）。

 

 

圖 57

 

同時，HDMI顯示屏將會顯示靜態波形，如下圖所示。

 

圖 58

 

按下"Ctrl + C"可停止程序運行。

 

圖 59 m0_baremetal/m0_rtos圖 60 a53-3_baremetal/a53-3_rtos

 

連續采集

執行如下命令，以連續采集數據。

Target# ./ad_display -d ad7616 -m 2 -platform wayland

 

 

圖 61

 

同時，HDMI顯示屏將會實時顯示動態波形，如下圖所示。

 

 

圖 62

 

程序運行過程中，CPU占用率約為102.6%。

 

 

圖 63

 

按下"Ctrl + C"可停止程序運行。

 

圖 64 m0_baremetal/m0_rtos圖 65 a53-3_baremetal/a53-3_rtos

 

 

由于在連續模式采集時，每次循環采集4096個點，并以32幀畫面動態顯示在HDMI顯示屏，每幀圖像顯示采集點數為128個，因此CPU占用率高。如需降低CPU占用率可通過增加每幀圖像采集點數，將HDMI顯示屏上動態顯示的畫面幀數降低。修改方法請參考“TL7606I模塊測試”小節內容進行修改。

備注：

采樣率= 1s / （單次轉換耗時(s) + 單次SPI傳輸耗時(s)）。

AD7616芯片單次轉換耗時 = 單通道對轉換耗時 + （通道對數 - 1） x （單通道對轉換耗時 + 單通道采樣耗時）

AD7616芯片每次采樣16通道（8通道對，共32Byte）數據，單通道對轉換耗時為0.5us，因此根據AD7616單次轉換耗時公式可得AD7616單次轉換耗時為7.5us，SPI時鐘最高支持50MHz，因此AD7616理論采樣率 = 1s / ((7.5us + (1000000us / 50000000 x 32 x 8)) / 1000000) ≈ 79239 SPS。AD7616芯片采集單次轉換耗時等數據的詳細資料請查看AD7616芯片數據手冊。

TL7616P模塊測試時，由于硬件環境在SPI時鐘在大于20MHz會有誤碼出現，因此SPI時鐘為20MHz，經過實際測量，由于程序讀取FIFO時將會消耗時間，SPI CS信號持續時間會比SPI CLK持續時間多2us，且代碼耗時導致每次傳輸的間隔時間比理論轉換耗時多2.5us，因此實際單次轉換耗時 = 單次轉換耗時7.5us + 2us；單次SPI傳輸耗時 = (1000000us / 20000000 x 32 x 8) + 2us。TL7616P模塊實際采樣率 = 1s / ((7.5us + 2us + (1000000us / 20000000 x 32 x 8) + 2us) / 1000000) ≈ 40323 SPS，與測試結果相近。

 

 

圖 66

 

由于案例SPI時鐘頻率高，采樣率變化幅度大，因此連續采集的波形會出現相位偏移的現象（如速率不一致，左右偏移），但實際上波形是連續且正確的數據。若SPI時鐘頻率降低，采樣率變化幅度將變小，即可避免該現象。

 

 

由于篇幅過長等原因，部分內容均不逐一展示，如需獲取完整版詳細資料，請關注創龍科技微信公眾號或官網，或者評論區留言，感謝您的支持！