英創公司推出了ESM7000異構CPU的實時應用，由高性能的Cortex-A7雙核完成人機交互、數據處理、通訊管理等復雜運算，而對于高速的數據采集、中斷事件響應等實時任務交由i.MX7D的Cotex-M4完成，具體的介紹可以參考文章《ESM7000異構CPU架構實時應用簡介》。基于ESM7000的異構CPU平臺，英創公司實現了多通道的高速數采方案，該方案最高支持100kSPS采樣率的AD轉換。

　　關于M4端的AD操作的實現可以參考文章《ESM7000異構CPU實時應用之一 8通道并行100K 16bit AD采集》，本文主要介紹Linux系統中需要做的操作以及程序的實現，文章分為三個部分，第一部分是介紹如何將編譯好的M4程序燒寫到主板中，并設置自動啟動。第二部分是介紹如何加載英創公司提供的RPMsg驅動，RPMsg驅動主要實現了ESM7000中Crotex-A7核心與M4核心之間的通訊。第三部分是介紹Linux系統端User app的實現和性能的測試結果，其中User app正是通過英創公司定義的RPMsg通訊協議來實現的，關于RPMsg和通訊協議具體的介紹可以參考文章《ESM7000異構CPU實時應用之二 基于rpmsg的通訊機制》。

　　本文測試硬件平臺基于ESM2001工控機，感興趣的客戶可參考這里：EMX2000系列工控機。

M4應用程序的燒寫

　　首先將編譯好的M4應用程序（這里以英創公司提供的例程emx2001.bin為例）拷貝到主板中的，例如/mnt/mmc中，然后就可以通過英創公司提供的工具flash_opt將程序燒寫到系統中，并設置好隨系統自動啟動。flash_opt工具已經集成在了主板中，可以直接在命令執行。

　　M4的應用程序可以選擇三個區域燒寫，分別是TCM、OCRAM 或 DDR 中運行，在TCM中的運行速度最快，但是代碼空間最小，OCRAM中運行速度會慢一些，代碼空間相對更大，而DDR中代碼運行速度最慢，但是代碼空間最大。各個區域提供的程序代碼空間具體數據如下表所示：

　　在燒寫前需要根據不同的燒寫區域對程序重命名，如果需要燒寫到TCM 中，則程序需要命名為 emx2001_tcm.bin，如果燒寫到 OCRAM 中，則命名為 emx2001_ocram.bin，如果是燒寫到 DDR，則為 emx2001_ddr.bin。重命名只是為了滿足 flash_opt 對命令格式的要求，程序在編譯時必須根據運行的位置選擇對應的 ESM7000_M4_*.ld 文件。

　　比如我們需要將emx2001.bin放在TCM中，則將程序命名為emx2001_tcm.bin，然后輸入命令#>flash_opt m4 /mnt/mmc/ emx2001_tcm.bin，如下圖：

　　完成之后，每次主板重啟就都會自動啟動燒寫進去的M4應用程序。關于程序放在不同區域的具體的說明和對比，可以參考《ESM7000 Cortex-M4技術開發參考手冊》，這里不再贅述。

RPMsg驅動的加載

　　RPMsg的驅動也同樣集成在了系統中，可以直接通過命令加載，只需要一條命令#>modprobe emx_rpmsg_tty，加載后驅動會生成響應的設備節點/dev/ttyEMx同時會打印出關于AD的信息，如下圖：

　　從驅動打印的信息可以看到AD的詳細參數信息。驅動加載完成后，就可以運行User app來進行采集了。

User app的實現和測試

　　通過《ESM7000異構CPU實時應用之二 基于rpmsg的通訊機制》的介紹，我們已經了解了英創公司設計的基于RPMsg的通訊協議，本文介紹的User app正是使用這一套通訊協議來實現的。

　　驅動emx_rpmsg_tty.ko會虛擬出串口設備，所以通信部分的代碼都是使用的串口的標準操作函數來實現的。首先是向M4發送消息，設置好AD的采樣率，然后啟動AD，通過write函數就可以向M4發送數據，英創公司已經封裝好了函數供客戶參考：

int EM_Adc::setup_adc( int freq )  
{  
    int ret;  
    struct emx_rpmsg_t  *msg_t;  
  
    //打開虛擬串口ttyEMx，并建立好接收線程  
    ret = OpenPort();  
    if( ret<0 )  
    {  
        printf( "ttyEMx open fail\n");  
        return -1;  
    }  
  
    //發送復位指令  
    ret = Send_cmd(CMD_CODE_RESET, NULL, 0);  
    if( ret<0 )  
    {  
        printf( "send failed\n");  
    }  
      
    //發送設置指令，設置AD的采樣率  
    ret = Send_cmd(CMD_CODE_SETUP, (void *)&freq, sizeof(freq));  
    if( ret<0 )  
    {  
        printf( "send failed\n");  
    }  
  
    //發送啟動指令，開始采集  
    ret = Send_cmd(CMD_CODE_RUN, NULL, 0);  
    if( ret<0 )  
    {  
        printf( "send failed\n");  
    }  
    Dflags = 1;  
  
    return 0;  
}

　　啟動了AD之后，M4就會開始進行數據采集，因為多通過告訴采集的數據量十分龐大，所以采用了共享內存的方式來發送數據。例程定義了兩塊32KB大小的共享區域，當M4采集的數據量達到16K之后，就會將數據寫入共享內存中，然后根據通訊協議發送消息通知User app去讀取。我們還是通過一個線程來專門接收采集數據，具體代碼如下：

int EM_Adc::PackagePro( char* Buf, int len )  
{  
    int         i1, num;  
    int         buf_len;  
    char        status_buf[100];  
  
    memcpy(&msg, (char *)Buf, sizeof(struct emx_rpmsg_t));  
    if(msg.cmd == CMD_CODE_DATA) {  
        Mlen = msg.len;  
        //判斷數據存放在哪一塊共享區域，然后將數據拷貝出來  
        if(msg.flags == 0) {  
            memcpy(MemBuf, (void *)base0, msg.len);  
        }  
        else {  
            memcpy(MemBuf, (void *)base1, msg.len);  
        }  
        //處理數據，這里是將每個通道的數據保存成文件  
        save_data(MemBuf, Mlen);  
    }  
  
    return 0;  
}

　　例程中數據的處理主要是把每個通道的數據分離出來，分別保存在不同的文件中。為了保證寫文件的速度，一開始是寫在內存中，當文件大小超過1MB，就關閉AD，并且將文件拷貝到/mnt/mmc中儲存，處理數據的代碼如下：

int EM_Adc::save_data(int16_t *data, int len)  
{  
    FILE    *fp;  
    char filename[20];  
    int     i1, i2, ret;  
  
    for(i1=0; i1<8; i1++) {  
        sprintf( filename, "/tmp/ch%d", i1);  
        fp = fopen(filename, "ab+");  
        if( fp==NULL )  
        {  
                printf("open %s fail!\n", filename);  
                ret = -1;  
                return ret;  
        }  
  
        //將每個通道的數據分離出來，分別保存在文件中  
        for(i2=0; i2<(len/16); i2++) {  
            memcpy(&CHxBuf[i2], ((int16_t *)data + i1 + i2*8), sizeof(int16_t));  
        }  
        fwrite( CHxBuf, (i2-1)*sizeof(int16_t), 1, fp );  
  
        //如果保存數據已經大于1M，則關閉AD，將文件移至/mnt/mmc目錄保存，然后退出程序  
        if(i1 == 7) {  
            fseek(fp, 0, SEEK_END);  
            long length  = ftell(fp);  
            if(length > 1024*1024) {  
                fclose(fp);  
                system("cp /tmp/ch* /mnt/mmc");  
                stop_adc();  
                return 0;  
            }  
        }  
        fclose(fp);  
    }  
    return 0;  
}

　　在實際測試的時候，我們將兩路正弦波信號分別接入通道1和通道2，當采集完成后使用波形繪制工具讀取保存的文件，效果如下：

　　從圖中可以看到采集波形的效果，在實際應用中，客戶可以根據需求自行修改對于數據處理的方式。

　　M4端應用程序采用的方式是每采集16000字節發送一次數據，為了驗證這套方案能夠滿足應用需求，我們對M4通過RPMsg發出消息，到Linux系統中User app讀取到共享內存數據的時間做了詳細的測試，響應時間如下表：

　　按照100ksps的采樣率計算，M4端每10us會采集一次，每個通道單次采集數據大小為2Byte，8個通道就為16Byte。所以在100Ksps采樣率的情況下，每10ms就會發送一次數據。按照這個時間間隔來看，ESM7000異構CPU平臺完全可以滿足需求。

　　對這套方案感興趣的客戶可以和英創公司的工程師聯系，索取相關例程的代碼。