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前言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的種類、數(shù)量不斷增多，所獲取的數(shù)據(jù)呈爆發(fā)性增長，而作為傳感器與云服務(wù)器進(jìn)行通訊的中間橋梁，IoT邊緣設(shè)備的重要性與日俱增，在全球快速得到應(yīng)用。同時，IoT設(shè)備的性能也不斷增強，越來越多的IoT邊緣設(shè)備選擇64位微處理器、搭載Linux等高性能操作系統(tǒng)來應(yīng)對大量的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。為了滿足這些需求，瑞薩公司推出了基于RISC-V架構(gòu)的64位微處理器RZ/Five，其采用開源的架構(gòu)在具有優(yōu)秀性能的同時給用戶帶來了更廣泛的CPU選擇范圍，并且能夠通過工業(yè)級CIP Linux系統(tǒng)提供超過10年的支持。

下面就由我來為大家介紹一下這款優(yōu)秀的RZ/Five評估套件。

開箱

RZ/Five評估套件采用瑞薩公司經(jīng)典的藍(lán)白色調(diào)紙質(zhì)包裝盒，其官方名稱為RTK9743F01S01000BE——Evaluation Board Kit for RZ/Five MPU。包裝盒正面是瑞薩公司的LOGO ，而在包裝背面則詳細(xì)地列出了該包裝盒內(nèi)評估板的型號、所擁有的資源、相關(guān)網(wǎng)站及注意事項。打開包裝盒，評估板采用防靜電袋包裝，同時還隨評估板贈送了一個30W的快充電源、一根Type C USB線、一根micro USB線。

圖1 評估套件的外觀

圖2 評估套件內(nèi)部

對于我們今天的主角RZ/Five評估套件瑞薩公司采用的是底板+核心板的架構(gòu)，只要簡單的松開四個角上的固定螺絲（圖中箭頭所指處）即可將核心板輕松更換，這樣做的好處在于用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景選擇該系列中合適的核心板，這大大節(jié)約了用戶對不同MPU評估的成本。

圖3 整個評估套件的外觀

核心板功能

整個評估板的資源非常豐富，在RZ/Five的核心板上主要有處理器、電源管理芯片、1GB的DDR 存儲器，64GB的eMMC存儲器，16MB的QSPI NOR FLASH，1個micro SD插槽以及2通道的AD轉(zhuǎn)換接口和JTAG接口。

圖4 核心板的正面

核心板的中部為一顆編號為R9A07G043F01GBG的處理器，該處理器屬于瑞薩公司最新推出的RZ/Five系列，其封裝尺寸為13mm*13mm，與瑞薩的RZ/G2UL (Type 1)系列處理器引腳兼容。除了上述編號外，瑞薩公司還提供11mm*11mm的封裝（編號為R9A07G043F00GBG）供用戶在不同的場合選用。下圖給出了兩種不同封裝的RZ/Five芯片所包含的內(nèi)部資源，可以看到其提供的接口還是非常多的。

圖5 RZ/Five處理器的內(nèi)部資源模塊圖

在RZ/Five處理器的右邊是一顆鎂光半導(dǎo)體公司提供的DDR4芯片，具體型號為MT40A512M16LY-062E，它的容量為1GB，采用1.2V電壓工作。而在RZ/Five處理器的左上方則是一顆型號為AT25QL128A_MHE的QSPI NOR Flash芯片，其容量為16MB，供電電壓為1.7~2.0V。整個核心板的電源管理通過右下方的DA9062芯片完成（如下圖），這是一顆功能強大的PMIC芯片，其能夠為移動設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備以及基于FPGA的應(yīng)用提供穩(wěn)定的電源輸入。該器件包含四個具有可編程輸出的LDO（可提供高達(dá)300mA的電流）及四個BUCK（總計可提供8.5A電流）：

圖6 核心板電源分布

在核心板的背面，主要包含有一塊eMMC存儲芯片以及以太網(wǎng)收發(fā)器芯片。eMMC存儲芯片型號為MTFC64GASAQHD-IT，其容量為64GB；以太網(wǎng)收發(fā)器芯片型號為KSZ9131RNXC，它與正面的另一塊同樣的芯片一起為我們的評估套件提供了雙路千兆以太網(wǎng)支持。

圖7 核心板背面

通常，功能強大的處理器一般都有好幾種工作/啟動模式，那么我們的RZ/Five當(dāng)然也不例外，在我們的核心板的左邊提供了3路開關(guān)共用戶選擇，每一路具體的含義如下表所示：

圖8 核心板跳線及功能

底板

RZ/Five評估套件的底板上主要是一些用于與外界連接的擴展接口，例如雙以太網(wǎng)接口，用于系統(tǒng)啟動的TF卡接口，音頻輸入輸出接口，攝像頭接口，Micro HDMI接口，標(biāo)準(zhǔn)的USB接口、2路Micro USB 接口（一路為標(biāo)準(zhǔn)接口并支持OTG，另一路為USB轉(zhuǎn)串口）以及Type C接口（用于供電）。另外，底板上還包含有各種跳線、復(fù)位按鈕、按鍵以及兩個Pmod接口將諸如GPIO、I2C、SPI等信號引出供用戶使用。

圖9 底板的正面

這里特別值得注意的是sw11跳線，該跳線共有4路（如下圖），其中1-3是用于選擇BOOT模式的，而4是用于選擇供電電壓的（默認(rèn)情況下選擇5V供電輸入）。

圖10 啟動模式選擇跳線

搭建軟件開發(fā)環(huán)境

為了發(fā)揮RZ/Five評估套件強大的性能，官方為其提供了板級支持包等資料供我們下載使用，但在開始使用之前，我們必須準(zhǔn)備好所需的軟硬件環(huán)境。按照官方提供的資料，如果只是操作評估套件的話，那么只需要Windows系統(tǒng)并且安裝相關(guān)軟件即可（包括控制臺軟件Tera Term和串口驅(qū)動程序），但如果我們需要重新編譯內(nèi)核的話則需要借助于Linux系統(tǒng)，具體要求如下所示：

圖11 軟件環(huán)境要求

根據(jù)瑞薩提供的Release Note for RZ/Five Board Support Package文檔的提示下載好對應(yīng)的軟件、建立好環(huán)境后就可以進(jìn)行BSP的編譯了，編譯主要分為兩個部分，第一部分是編譯運行在評估板上的鏡像，第二部分是SDK編譯。兩個部分的最終結(jié)果分別在build/tmp-glibc/deploy/image 和build/tmp-glibc/deploy/sdk文件夾中。

上電運行

將Type-C電纜插入到CN6接口，此時 VBUS Power ON和Module PWR ON 指示燈亮起，說明整個系統(tǒng)供電正常，當(dāng)按下SW9按鍵（即紅色按鍵）1秒即打開子板的電源，LED4亮起；若按住SW9按鍵2秒則關(guān)閉子板電源，LED4熄滅。

圖12 上電運行

在上位機中打開Tera Term軟件，并按照下圖設(shè)置通信接口，選擇USB串口COM9（注意，需要按下SW9打開子板電源才能識別Micro USB接口，不同的機器可能COM端口號不一樣），設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位等等參數(shù)。

圖13 上位機Tera Term軟件設(shè)置

按照板卡上的復(fù)位按鈕（SW10）后，在Tera Term軟件將會出現(xiàn)啟動畫面，可以看到板卡中內(nèi)置系統(tǒng)開始運行，首先啟動了U-BOOT，然后開始引導(dǎo)LINUX。

圖14 RZ/Five啟動信息

當(dāng)然，如果我們編譯了自己的BSP需要部署到話，則需要將啟動模式更改為SCIF下載模式

圖15 SCIF跳線及啟動信息

按照上述同樣的方法啟動后，此時系統(tǒng)將會進(jìn)行等待發(fā)送文件狀態(tài)(如上圖)，然后我們點擊Tera Term軟件“文件”菜單下的“發(fā)送文件命令”即可進(jìn)行文件傳輸，在這里我們主要是將之前編譯好的Flash_Write文件（Flash_Writer_SCIF_RZFIVE_SMARC.mot）進(jìn)行發(fā)送，

在發(fā)送完Flash_Write后，再輸入指令XLS2進(jìn)行配置，如下圖所示：
在這里主要是寫入兩個bootloader文件spl-smarc-rzfive.srec和fit-smarc-rzfive.srec，它們對應(yīng)的寫入地址如下表

圖16 兩個bootloader文件部署地址

首先寫入，spl-smarc-rzfive.srec

隨后再寫入fit-smarc-rzfive.srec文件

圖15 XLS2命令使用

當(dāng)然我們也可以將系統(tǒng)設(shè)置為從SD卡啟動。根據(jù)手冊，我們首先是將裝有SD卡的讀卡器插入到Linux系統(tǒng)中，并使用官方給出的腳本初始化SD卡后，將對應(yīng)的BSP文件復(fù)制到卡上，最后使用sync命令確保文件正確寫入后，彈出SD卡即可。然后我們更改啟動跳線，選擇從SD卡啟動即可。具體的步驟可以參考RZ/Five Board Support Package V1.0壓縮包里的文檔。（https://www.renesas.cn/cn/en/document/sws/rzfive-board-support-package-v10-rtk0ef0126z0000azj-v10zip?r=1620471）

圖17 TF卡啟動跳線

總結(jié)

RZ/Five系列微處理器具有強大的功能，其內(nèi)部資源豐富，所提供接口眾多，非常適合用于開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及終端設(shè)備，并且其基于RISC-V CPU指令集架構(gòu)（ISA），擴充了瑞薩現(xiàn)有的基于Arm內(nèi)核的處理器陣容，給客戶提供了更加多樣化的選擇。瑞薩公司為RZ/Five評估套件提供了詳細(xì)資料，從硬件設(shè)計規(guī)范到軟件開發(fā)環(huán)境的搭建應(yīng)有盡有，這大大降低了工程師們使用該套件的門檻，也使得我們對于RZ/Five系列微處理器有了更深入的了解，相信會有越來越多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用選擇RZ/Five系列微處理器。