恩智浦Real-time Edge软件v3.2版本的功能解读

Real-time Edge Software是恩智浦提供的针对工业和物联网应用的一套软件集，面对工业和物联网垂直领域的具体需求，提供了针对性的实时系统、异构多核架构、异构多个SoC架构和工业网络的支持。

目前全新的Real-time Edge v3.2版本已经上线，欢迎大家上手体验！

下载Real-time Edge v3.2

图1：Real-time Edge Software框图

什么是Real-time Edge软件？

Real-time Edge提供了多种实时操作系统，包括PREEMPT_RT Linux，Cortex-A核和Cortex-M核的RTOS，Cortex-A上基于Jailhouse运行的RTOS，以及Baremetal。RTOS支持FreeRTOS和Zephyr。不同的实时操作系统提供了不同调度延迟的方案。用户可以根据应用场景，选择合适的实时系统或者他们的组合来支持多种实时任务。

图2：Real-time System应用图

恩智浦专家解读Real-Time Edge软件，请点击以下视频观看。

当多个系统和任务跑在多个核上时，用户会遇到一些难题，比如Cortex-A核之间以及Cortex-A核和Cortex-M核之间的通信问题、硬件资源共享问题、硬件资源分配问题，以及系统和任务的生命周期管理等问题。Real-time Edge提供了Heterogeneous Multicore Framework来解决上面的难题。

图3：Heterogeneous Multicore Software架构图

Heterogeneous Multicore Framework可以帮助用户大大缩短开发复杂应用的时间。下表是在不同的核上跑不同系统的运行组合列表。

在3.2的版本中，Heterogeneous Multicore Framework完善了rt_latency工具，可用来测试不同负载和不同中断优先级下的中断和任务调用延迟时间。RPMSG添加了在Cortex-A核之间Zephyr和Linux通信的功能。

下图展示了RPMSG在FreeRTOS、Linux、Zephyr之间进行核间通信的支持情况，所有实线连接的通信都获得了支持。

图4：RPMSG在FreeRTOS、Linux、Zephyr之间进行核间通信

Real-time Edge Software中的Heterogeneous Multi-SoC Framework架构来通过i.MX RT1180扩展MPU的硬件能力，比如TSN、switching和不同工业协议支持的能力，而这些能力从MPU角度去看就像是本地的资源一样去配置和使用。

图5：Heterogeneous Multi-SoC架构图

在3.2的版本中，Heterogeneous Multi-SoC Framework在MPU端增加了i.MX943 EVK板子的支持。在功能方面，增加了Linux PTP multi-domain的支持，用户可以创建多个虚拟时钟，每个时钟可以支持一个PTP域；增加了HSR（高可靠无缝冗余）的支持。

用户可以用Linux IP命令创建和配置HSR网络。HSR作为一种高可靠性的工业网络传输协议，能够通过双链路同时转发报文，不仅能够降低网络时延和丢包率，还能提高工业物联网场景下的可靠性。

工业网络包含了业界常用的工业协议的支持。TSN协议作为一种实时以太网技术，支持TSN Endpoint和TSN Swtich、GenAVB/TSN、IEEE 1588/802.1AS时钟同步、网络冗余协议以及TSN网络远程配置和动态配置。

下面的视频展现了通过TSN网络实现的一个多轴伺服电机控制系统。

在3.2的版本中，Real-time Edge升级NETCONF/YANG的版本，并且增加了LLDP和PTP的配置的支持。下表列出了支持的YANG models。

Real-time Edge支持丰富的工业协议。

EtherCAT包括全栈支持，不仅支持不同的EtherCAT MainDevice协议栈，也支持EtherCAT SubDevice协议栈。

EtherCAT MainDevice协议栈包括运行在Linux上的IgH EtherCAT协议栈、CODESYS EtherCAT协议栈，以及运行在RTOS上的SOEM (Simple Open EtherCAT Master) 协议栈，同时针对所有协议栈做了网络native driver的优化，从而大大缩短控制周期。

下面的视频展示了如何使用EtherCAT进行九轴机械臂的控制。

在3.2的版本中，大部分工业协议都添加了对新板子i.MX943 EVK的支持。其中包括：

Digital Encoder : BiSS, EnDat2.2, EnDat3.0, HIPERFACE DSL, T-Format, A-Format

CANOPEN

Modbus

HSR

EtherCAT

MainDevice stack: IGH, CODESYS, SOEM

SubDevice stack: Digital IO

IP Synchronization stack

OPC-UA的支持可以实现OPC-UA和OPC-UA Pub/Sub over TSN的支持。

下面这个视频中，展现了Real-time Edge在确定性工业网络的一个应用示例。

Real-time Edge软件怎么用？

Real-time Edge software使用Yocto作为编译环境．只需要通过一个Bitbake命令就能编译出Cortex-A核和Cortex-M核上所有的系统和应用程序。具体使用方法可以参考下面的文档。

Real-time Edge User Guider Rev3.2

Real-Time Edge Yocto Project User's Guide

哪些产品支持Real-time Edge软件？

恩智浦的i.MX和Layerscape平台都可以使用Real-time Edge software。支持的设备如下：

i.MX 6ULL EVK

i.MX 8DXL LPDDR4 EVK

i.MX 8M Mini LPDDR4 EVK

i.MX 8M Plus LPDDR4 EVK

i.MX 91 11x11 LPDDR4X EVK

i.MX 91 9x9 LPDDR4 QSB

i.MX 93 EVK

i.MX 93 9x9 QSB

i.MX 93 A1 14*14 EVK

i.MX 943 19x19 LPDDR4 EVK

i.MX 943 19x19 LPDDR5 EVK

i.MX 95 19x19 LPDDR5 EVK

i.MX 95 15x15 LPDDR4X EVK

LS1028ARDB

LS1043ARDB

LS1046ARDB

LS1046AFRWY

LX2160ARDB Rev2

探索Real-time Edge软件新版本

下面是Real-time Edge software v3.2中支持的新功能：

Real-time system

Linux PREEMPT_RT 6.12.20

RTOS on Cortex-A core

Zephyr v4.1

Native RTOS Zephyr, FreeRTOS (i.MX 95 19x19 15,15 B0)

RTOS with Jailhouse (Harpoon v3.4)

Heterogeneous Multicore Framework

Inter-core communication

RPMSG communication between Zephyr on Cortex-A core and Linux (i.MX 93, i.MX 8MP)

RPMSG communication between FreeRTOS on Cortex-A core and Linux (i.MX 95)

RPMSG communication between FreeRTOS on Cortex-A core and FreeRTOS on Cortex-A core (i.MX93)

Benchmarking

Refined rt_latency to support run all testcases in one booting

Heterogeneous Multi-SoC Framework

LinuxPTP Multi-domain support (i.MX 943, i.MX 93, i.MX 8MP)

HSR (i.MX 943, i.MX 93, i.MX 8MP)

Industrial Protocols

NETCONF/YANG: plugin mode support

EtherCAT Main Device

IGH, CODESYS: optimized native driver (i.MX 95, i.MX 943)

IGH-User-Space (i.MX 95, i.MX 943)

SOEM (i.MX 943)

Modbus(TCP/RTU) ( i.MX 95, i.MX 943)

GenAVB/TSN Milan Network Redundancy (conformance)

NPI

i.MX 943 19x19

PREEMPT_RT

EtherCAT Main/Sub Devic, Modbus, Digital Encoder

Heterogeneous Multi-SoC DSA : TSN, PTP, Qbv, Qbu, Qci, 802.1CB, HSR

NETC endpoint: GenAVB/TSN, gPTP multi-domain

NETCONF/YANG: LLDP, PTP, TSN YANG model

i.MX 95 19x19, 15x15 B0

Bases

lf-6.12.20-2.0.0

Yocto Walnascar

Zephyr 4.1