又一款超低延时工业SoC发布!适用于PLC、伺服电机控制场景

科技   2024-10-16 17:01   广东  
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‌工业级SoC技术的核心需求包括高性能计算能力、高可靠性和安全性、以及强大的数据处理和连接能力。‌ 这些需求源于工业级应用对系统的稳定性、安全性和效率的极高要求‌。
在工业级应用中,SoC需要具备高性能计算能力,以支持复杂的算法和处理高速的数据流。例如,在工业自动化控制和通信场景中,SoC需要处理大量的传感器数据和执行复杂的计算任务,以确保系统的准确性和响应速度‌。

强大的数据处理和连接能力也是工业级SoC的重要需求。SoC需要集成高速接口、无线通信技术和边缘计算能力,以支持实时数据传输和处理。这不仅可以提高系统的响应速度,还能减少对外部服务器的依赖,提升系统的独立性和效率‌。

基于上述场景应用需求,瑞芯微重磅发布全新工业芯片RK3506J。RK3506J采用3核A7架构CPU,具有工业接口丰富、低功耗、低延时、高实时性等优势,应用方向包括HMI、PLC、工业网关等。

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瑞芯微RK3506J具备1.5GHZ高主频,实现高性能的同时,具备更低的功耗,具备五大技术亮点,为工业控制产品稳定可靠的执行提供坚实的基础。

1)具备丰富的工业专属设计接口

RK3506J拥有丰富的工业网关所需接口,包括双百兆以太网口、2路CAN FD接口、DSMC并行通信总线可高效扩展FPGA、6路UART口、12路PWM口、3路SPI等。

瑞芯微全新升级了RK3506J的IO设计,实现了矩阵配置机制及IOMUX灵活分配,PWM接口具备高速信号脉冲计数(HSC)、双向计数器、波形发生器,RS485可自动收发及读写方向快速切换,以太网支持IEEE1588协议,Flexbus接口可支持扩展接入高速ADC及DAC 采样速率可达100MSPS。

深度优化DSMC接口能力,尤其是FPGA对接带宽吞吐率,写延时小于75ns,读延时小于260ns,16线工作条件下的带宽读写吞吐率均可超过400MB/s。

2)低延时、高实时性

RK3506J支持AMP多核异构架构,一颗芯片可支持Linux、RTOS、Bare-metal灵活组合搭配,如2xCortex-A7 Linux + 1xCortex-A7 RTOS + Cortex-M0 HAL或3xCortex-A7 RTOS + Cortex-M0 HAL等组合。系统具备微秒级中断响应延迟(<5us),采用标准RPMsg核间通信机制。

瑞芯微提供针对Linux系统的Preempt-RT或Xenomai实时补丁,在采用stress-ng加负载测试条件下,系统调度实时性可以做到延时60+us。

基于EtherCAT IgH 和CODESYS协议的系统级优化,通过以太网连接多个伺服驱动器从站精准控制伺服电机,控制周期为1毫秒时抖动延时90us左右,即实测延时抖动性能达到10%以内,可支持8轴总线控制。

3)轻量级UI框架适配,实现秒速开机

RK3506J SDK原生支持LVGL轻量级UI框架,并结合芯片内部2D硬件加速让LVGL运行更加流畅,具有<50KB RAM轻量级运行条件、包含30+组件、支持Freetype字体、跨平台支持等优点。从硬件上电到引导程序加载及内核加载,最后到UI显示,全链路启动优化,不到2.5S时间即可实现完全开机。

4)低功耗,续航更长

RK3506J满负载运行(CPU超频1.6GHz,DDR 800MHz)条件下,SOC功耗不足650mW,常温下温升小于17°。

5) 多系统支持,场景应用更广泛

RK3506J发布SDK支持Linux Kernel6.1,提供基于Buildroot、Yocto系统支持,同时支持AMP多核异构系统,并在瑞芯微平台多核架构上首次实现RTOS SMP模式,在实施系统中加入了多核调度的支持。

基于上述特性可知,瑞芯微RK3506J具有工业接口丰富、低功耗、低延时、高实时性等优势,非常适用于工业场景应用,应用方向包括HMI、PLC、工业网关等。下面举例瑞芯微芯片整体解决方案在工控领域的应用案例。

RK3506J控制类产品应用框图

案例一:工业运动控制

在工业PLC与运动控制领域,基于瑞芯微RK3506J开发的伺服电机控制方案,支持EthercaCAT多轴控制,可适配专用网卡驱动,实时性更强;可以通过以太网连接多个伺服驱动从站,可以精确控制伺服电机;1ms控制周期linnux系统抖动<70us;瑞芯微还提供专用实时网卡驱动,进一步提升实时控制效率,实测延时抖动性能达到10%以内(控制周期为1ms),针对不同类型的运动控制场景的适用性更强。

案例二:工业自动化HMI人机界面

HMI(人机界面)是工业自动化中最前沿的解决方案,可以实时监控PLC、I/O模块的运行,并在HMI上形象地显示出来,同时操作者可以通过HMI向自动化设备发出控制信号,使得自动化设备可以按照操纵者的意图运行。


基于瑞芯微RK3506J开发的HMI方案,具备工业级产品的可靠性,可提供HMI与各种自控设备的高效数据交互能力,RK3506 RTOS HMI方案, 支持RTOS SMP系统,多核调度;原生支持LVGL轻量级UI框架,并结合芯片内部2D硬件加速使得UI控制、响应、运行更加流畅,实现快速开机,UI显示仅耗时0.6S。




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