隨著工業(yè)自動化與智能化浪潮的推進(jìn)，工業(yè)控制領(lǐng)域正迎來架構(gòu)層面的深刻變革。長期以來，開發(fā)者在選型時往往陷入兩難：一方面，高性能MCU（如STM32H7系列）雖然實(shí)時性強(qiáng)，但算力有限、生態(tài)相對封閉；另一方面，傳統(tǒng)MPU雖性能強(qiáng)大，卻常伴隨著高成本與實(shí)時性不足的困擾。

如今，這一局面正在被國產(chǎn)芯片打破。2024年第四季度，瑞芯微推出的RK3506系列處理器帶來了一種全新思路。該系列芯片以接近傳統(tǒng)MCU的價格，實(shí)現(xiàn)了“MCU核心+3個CPU核心”的異構(gòu)架構(gòu)，更創(chuàng)新性地內(nèi)嵌128MB DDR，將內(nèi)存直接封裝在芯片內(nèi)部，大幅降低PCB設(shè)計(jì)難度與系統(tǒng)成本。

其中，RK3506G2正是這一理念的典型代表——它既保留了單片機(jī)級別的硬件集成度與實(shí)時控制能力，又提供了Linux級多核算力與豐富生態(tài)，在工業(yè)控制、邊緣計(jì)算等場景中實(shí)現(xiàn)了性能與成本的完美平衡。RK3506系列各型號對比如下圖所示：

作為瑞芯微的官方合作伙伴，國內(nèi)知名嵌入式解決方案提供商北京合眾恒躍科技，于近期推出了基于RK3506G2的開發(fā)板HZ-RK3506G2_MiniEVM。該開發(fā)板配備網(wǎng)口、USB、TF卡槽、LCD接口等高速接口，其余低速接口通過兩組排針引出，其中一組更是兼容了樹莓派的40PIN擴(kuò)展口，堪稱國產(chǎn)化工業(yè)控制領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性產(chǎn)品。

本文將從硬件與軟件兩方面，對HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)板進(jìn)行系統(tǒng)介紹。

硬件介紹

筆者本次評測的是HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)套件。開發(fā)板采用金屬盒包裝，質(zhì)感出色。

包裝里面包含：HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)板一塊，以及一根USB線

下面是開發(fā)板的正反面。

開發(fā)板主要硬件配置如下。主要器件已實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化

下面是主控RK3506G2的框圖

值得一提的是，RK3506系列引入了RM_IO模塊，該模塊提供多個IO端口，每個端口均可靈活配置為SPI、UART、I2C、CAN、SAI或PWM中的任一功能。這一設(shè)計(jì)顯著增強(qiáng)了接口配置的靈活性，使用戶不再需要為“多一個UART還是少一個SPI”這類問題而糾結(jié)。因此，該系列尤其適用于接口需求多樣化的工業(yè)控制器應(yīng)用場景。

HZ-RK3506G2_MiniEVM的接口分布圖如下

目前，HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)板不含SPI NAND的配置，樣品價格低至49元。此外，由于RK3506G2采用內(nèi)置DDR設(shè)計(jì)，其價格受存儲市場波動影響較小，且廠家已對內(nèi)存進(jìn)行穩(wěn)定性測試，用戶無需自行進(jìn)行DDR壓力測試。

該開發(fā)板充分挖掘了RK3506G2的接口潛力：高速接口直接引出，低速接口通過擴(kuò)展口拓展，大幅降低了用戶設(shè)計(jì)配套底板的難度，整體具備顯著的性價比優(yōu)勢。

開發(fā)資料介紹

目前，合眾恒躍為HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)板提供了豐富全面的開發(fā)資料。具體內(nèi)容如下：

產(chǎn)品規(guī)格書：此目錄包含底板規(guī)格書和核心板規(guī)格書等。

硬件手冊：此目錄包含核心板資料、底板資料、產(chǎn)品硬件說明書、芯片手冊等。

鏡像及源碼：此目錄包含Linux系統(tǒng)出廠固件、SDK等。

文檔教程：此目錄包含Linux開發(fā)環(huán)境搭建手冊、燒錄手冊、測試手冊等。

外設(shè)例程：此目錄包含外設(shè)例程測試源碼。

常用工具：此目錄包含該開發(fā)板開發(fā)時需要的一些工具軟件。

操作系統(tǒng)介紹

這里筆者以buildroot為例，介紹一下HZ-RK3506G2_MiniEVM的操作系統(tǒng)。

首先下載它的固件。目前RK3506G2的buildroot有SPI NAND啟動的和TF卡啟動的，對于帶了SPI NAND的板子，這里使用前者。

下載得到以下內(nèi)容

插上USB OTG口，可以給板子上電，這個接口同時也是RK3506G2的usb otg口，這種設(shè)計(jì)簡化了開發(fā)，一根USB線即可通電+下載。

按住板子的recovery按鈕，然后上電，或者上電后按住recovery按鈕，再按一下復(fù)位按鍵。此時打開燒錄工具，可以看到出現(xiàn)一個loader設(shè)備

直接在升級固件一欄選中此固件，燒錄進(jìn)去即可。

燒錄之后，開發(fā)板會啟動buildroot系統(tǒng)。板上帶了一個TTL電平的調(diào)試串口，并附帶了一根連接線，找個USB轉(zhuǎn)串口小板連接pc和開發(fā)板，即可看到開機(jī)時的log。默認(rèn)波特率為1500000。

從通電啟動，到/init進(jìn)程運(yùn)行，大概耗時2.8s左右，說明RK3506雖然成本低，內(nèi)存小，但是開機(jī)速度并不慢

進(jìn)入系統(tǒng)之后，通過cat /proc/cpuinfo可以看到其cpu信息，這里是有三個A7核心

系統(tǒng)里面有個名為rk_demo的程序，按sdk里面的文檔介紹，使用lvgl框架寫的。應(yīng)該是個智能家居的中控UI。另外還有個名為mosquitto的應(yīng)用程序，這個是MQTT的服務(wù)器程序，為合眾恒躍移植到系統(tǒng)里面的。這里有讀者會問，這個128M的內(nèi)存，跑UI，會不會有內(nèi)存不夠的問題，這里通過命令

ps -o pid,comm,rss,vsz

查看各進(jìn)程占用內(nèi)存情況

可以看到這個rk_demo大約消耗29M物理內(nèi)存，MQTT服務(wù)端消耗2.5M物理內(nèi)存

通過命令free

可以看到系統(tǒng)空閑的內(nèi)存還有48M左右。因此，可以得到結(jié)論，RK3506G2的128M內(nèi)存足夠運(yùn)行一個UI程序(rk_demo)加上一個物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)程序(mosquitto)

RK3506G2性能測試

針對此類多核Linux SOC，我們選用開源的sysbench工具進(jìn)行CPU性能評估。首先下載sysbench的源碼。下載地址為

https://github.com/akopytov/sysbench

這里筆者使用的是Release 1.0.20版本的

下載之后，需要進(jìn)行交叉編譯。先獲取交叉編譯器，RK現(xiàn)在使用的buildroot系統(tǒng)，交叉編譯器名稱為gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf。這個交叉編譯器可以從網(wǎng)上下載。下載交叉編譯器之后，配置一下當(dāng)前終端的PATH環(huán)境變量，讓它能夠指向

gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin

目錄。

然后進(jìn)入sysbench源碼目錄，執(zhí)行如下命令

./autogen.sh

再執(zhí)行

./configure CC=arm-none-linux-gnueabihf-gcc --with-pic --disable-shared --host=arm-none-linux-gnueabihf --without-mysql

這里使用--disable-shared來禁用動態(tài)庫，因?yàn)檫@個sysbench依賴幾個開源組件，這樣可以將組件編譯為靜態(tài)的。

執(zhí)行后執(zhí)行make，等待一段時間，即可在sysbench的src目錄下找到編譯好的sysbench可執(zhí)行程序

將這個可執(zhí)行程序通過U盤拷貝到板上，然后執(zhí)行如下命令開始單核cpu性能測試。

./sysbench cpu --time=120 run &

這個命令意思是進(jìn)行cpu測試，時長120s，sysbench的cpu測試是進(jìn)行素?cái)?shù)的加法運(yùn)算進(jìn)行測試。將指定time內(nèi)進(jìn)行的輪數(shù)除以時長，得到1s內(nèi)進(jìn)行的輪數(shù)，輪數(shù)越高，性能越好。

單核測試時通過top命令查看cpu占用，可以看到只有CPU1參與了測試。

下圖為測試結(jié)果

執(zhí)行如下命令開始進(jìn)行多核cpu性能測試。其中參數(shù)--threads=3意思是用3個線程，對應(yīng)3個cpu核心。

./sysbench cpu --time=120 --threads=3 run &

多核測試時通過top命令查看cpu占用，可以看到三個CPU核心都參與了測試。占用率達(dá)到100%。

下圖為測試結(jié)果

RK3506G2在sysbench測試中取得單核63.6輪/秒、多核184.69輪/秒的成績，性能與廣為人知的i.MX6Q（單核50輪/秒、多核200輪/秒）接近，并明顯優(yōu)于STM32MP157（單核32輪/秒、多核63輪/秒）。

值得注意的是，RK3506G2在滿載運(yùn)行時發(fā)熱控制十分出色，幾乎無明顯溫升，對比同級別采用更舊工藝的處理器，其在長期高負(fù)載運(yùn)行下表現(xiàn)出更佳的穩(wěn)定性，這對工業(yè)控制場景尤為關(guān)鍵。

結(jié)語

本文詳細(xì)剖析了合眾恒躍HZ-RK3506G2_MiniEVM開發(fā)板的硬件架構(gòu)，演示了Buildroot系統(tǒng)的燒錄與基本操作，并對其啟動速度與計(jì)算性能進(jìn)行了專業(yè)測試。綜合來看，在存儲價格波動的市場環(huán)境下，該開發(fā)板憑借RK3506G2出色的性能表現(xiàn)、高度的集成設(shè)計(jì)以及極具競爭力的價格，為尋求高性價比國產(chǎn)工控方案的開發(fā)者提供了一個值得考慮的理想選擇。