O documento discute novas técnicas de controle em tempo real em sistemas Linux com processadores multicore heterogêneos, comparando abordagens tradicionais com arquiteturas SOC que permitem comunicação rápida entre núcleos através do RPMSG. Apresenta também um projeto de um robô de equilíbrio que utiliza um processador Colibri iMX7 com núcleos ARM Cortex-A7 e Cortex-M4 para controle em tempo real.

1. Globalcode – Open4education
Novas técnicas de controle de tempo real em
Linux: Processadores Multicore Heterogêneos
Raul Rosetto Muñoz
CTO Toradex Brasil

2. Globalcode – Open4education
O que é um Sistema Operacional
de Tempo Real?
É um sistema destinado a execução de múltiplas
tarefas em que exite um tempo de resposta a um
evento pré-definido

3. Globalcode – Open4education
Opções de abordagens e como
escolher?
RT-LinuxLinux Kernel Microcontrolador

4. Globalcode – Open4education
Será que está tão ruim assim?
Linux Kernel MicrocontroladorRT-Linux

5. Globalcode – Open4education
Projeto PCB
Abordagem “Tradicional”
UART
PROCESSADOR
Microcontrolador
Firmware
- Processador Linux
- Microcontrolador Real-Time
- Comunicação Serial/Sinais de Interrupção
- Não compartilham memória
- Não compartilham Devices

6. Globalcode – Open4education
Projeto PCB
SOC
Multicore Heterogêneos
RPMSG
PROCESSADOR Microcontrolador
Firmware
- Rápido canal de comunicação.
- Diminui a complexidade do projeto de Hardware.
- Interrupções internas no processador.
- Semáforos entre núcleos.
- Compartilham dispositivos possibilitando ótima flexibilidade do design.
- Facilidade na atualização do firmware no segundo núcleo.

7. Globalcode – Open4education
Colibri iMX7
- Pino compatível com toda família Colibri
- Ciclo de vida de mais de 10 anos
- Baixo consumo
- Alta performance
- Venda local (Brasil)
ARM Cortex-A7 Single/Dual (1GHz)
Arm Cortex-M4 (200MHz)
NAND 512MB
RAM 256MB / 512MB

8. Globalcode – Open4education
Arquitetura iMX7
8
Main CPU Platform
Core #0 (Cortex-A7)
Core #1 (Cortex-A7)
32 KB I-cache 32 KB D-cache
FPU NEON
512 KB L2-cache
Secondary CPU Platform
Cortex-M4
16 KB I-cache 16 KB D-cache
FPU
32 KB TCMU
MPU
Internal Memory
128 KB OCRAM
32 KB OCRAM_S
32 KB TCML
...
96 KB ROM
External Memory
DDR Controller
GPMI&BCH (NAND)
Peripherals
UART
PWM
Heterogeous Multicore Units
Messaging Unit (MU)
Resource Domain Controller (RDC)
Semaphore (SEMA4/SEMA42)
GPIO
ADC CAN
I2C SPI
...
AXI/AHB Interconnect

9. Globalcode – Open4education
Por onde começar?
Comunicação entre núcleos!
Rpmsg: Remote Processor Messaging Framework
(Usada no I.MX7)
- Linux (A7): RPMSG Driver de Kernel disponibilizados pela NXP
- - Pingpong (CONFIG_IMX_RPMSG_PINGPONG, drivers/rpmsg/imx_rpmsg_pingpong.c)
- - Serial Port (CONFIG_IMX_RPMSG_TTY, drivers/rpmsg/imx_rpmsg_tty.c)
TTY driver (/dev/ttyRPMSG)
- Firmware (M4): Rpmsg: OpenAMP
- - RPMsg implementada para firmware bare-metel
- - Open source project

10. Globalcode – Open4education
É uma tendência?
+ Documentação
+ Padronização
+ Exemplos
git://git.toradex.com/freertos­toradex.git
+Suporte ARM DS-5 IDE (DEBUG M4) freeRTOS (NXP)
QUALIDADE

11. Globalcode – Open4education
Como usar RPMsg no M4?
Como fazer no Firmware (M4):
- IDE ( ARM DS-5 IDE).
- u-boot carrega e roda o firmware no M4.
fatload mmc 0:1 0x7F8000
rpmsg_str_echo_freertos_example_imx7_colibri_m4.bin
dcache flush
bootaux 0x7F8000
- Comunicação.

12. Globalcode – Open4education
Como usar RPMsg no A7?
●
Como fazer no Linux (A7):
modprobe imx_rpmsg_tty
Módulo montado em: “/dev/ttyRPMSG”.
Comunicar apenas usando open, read, write, close.

13. Globalcode – Open4education
Aonde podemos chegar?
Demo desenvolvida pela Toradex
- Robô que se auto-equilibra (pêndulo invertido)
https://www.youtube.com/watch?v=BUq0Y3fHWLU&feature=youtu.be&t=139

14. Globalcode – Open4education
Referências
Robô Firmware.
https://github.com/antmicro/imx7-taq-demo (soon)
Robô User Interface.
https://github.com/mitchcurtis/robot-faces
Toradex Artigo de Desenvolvimento.
FreeRTOS on the Cortex-M4 of a Colibri iMX7
Código Linux Kernel
Documentation/rpmsg.txt
OpenAMP
https://github.com/OpenAMP
FreeRTOS BSP (incluindo documentos NXP)
Release Notes, Getting Started, API Reference Manual
http://git.toradex.com/cgit/freertos-toradex.git/