智能配电新纪元：基于飞凌嵌入式T536核心板的DTU解决方案

[Forlinx]

配电自动化终端DTU（数据终端单元）在智能电网的建设中扮演着至关重要的角色，它通过信息采集与控制，实现配电线路的遥测、故障检测及远程操作，极大提升了供电可靠性和效率。

在国网新规的推动下，采用多核异构处理器设计的DTU方案日益成为主流，其中实时核与控制核的协同工作，为配电系统的实时监控与高效管理提供了有力保障。在此背景下，飞凌嵌入式基于FET536-C核心板的RISC-V核DTU解决方案应运而生，凭借卓越的性能和灵活的多核架构，引领配电自动化进入全新时代。

1. T536核心板的优势
飞凌嵌入式FET536-C核心板基于全志T536工业级处理器开发设计，主频1.6GHz，集成4核Cortex-A55和64位玄铁E907 RISC-V MCU，能够提供高效的计算能力。其中RISC-V核最高主频可达600MHz，支持16KB指令缓存和16KB数据缓存， 可运行于超大容量DDR。

T536处理器的玄铁E907 RISC-V核的接口资源也十分丰富，能够充分满足配电自动化终端DTU所需功能的实现。

2. 基于T536核心板的DTU方案亮点
实时业务高效处理：
如采样、FFT计算、故障动作等实时性强的业务，都可以在T536核心板的RISC-V核上运行，依靠600MHz主频和浮点运算单元，RISC-V核能轻松完成多路间隔的实时功能。对于多路AD7616采样，既可以凭借SPI高达100MHz的速率轻松实现，也可通过5MHz波特率和单帧64字节的CAN-FD与每个间隔的单片机高效实现。

故障录波与双核协同：
T536核心板的RISC-V核可以动态调整DDR空间，满足故障录波数据存储需求，凭借RPMsg和RPbuf强大的双核通信带宽，可将故障录波数据高效传给A核，生成故障录波文件。

管理核的通信中枢：
A核凭借四核1.6GHz主频和丰富的资源接口，可通过多种通信接口实现数据的采集和加密/解密功能，满足各种传感器接入和向调度中心加密后IEC101/IEC104的转出功能。

3. 应用实例
3.1 SPI数据收发
本案例为SPI回环测试，即将SPI的MOSI和MISO两个引脚短接进行数据收发。

3.1.1 功能介绍

3.1.2 效果实现

SPI发送和接收的FIFO均为128个，在底层hal库程序中，当数据长度小于128字节时，采用中断方式，当FIFO大于等于128字节时，采用DMA模式。

中断方式传输效果：

DMA方式传输效果：

使用DMA传输3200字节，SPI速率默认为100Mbit/s，案例中平均传输速率为64Mbit/s，单次传输的字节越多，系统调度时间占比越可以忽略，接近理论值。

3.2 核间通信RPbuf

RPbuf是全志基于RPMsg所实现一套高带宽数据传输的框架。RPMsg是基于共享内存和msgbox中断实现的一套核间通信机制，RPMsg除去头部的16字节数据外，单次最多可发送496字节有效数据。目前RPbuf最高可支持511.875KB数据（512KB减去128Bytes头部）我们以单次511.875KB数据传输为例进行展示。

3.2.1 功能介绍

• VirtIO：一套虚拟化数据传输框架，用于管理共享内存VRING；
• VRING：由VirtIO管理的一个环形共享内存；
• Msgbox：全志提供的一套消息中断机制，已与Linux内核中原生的mailbox框架适配；
• MSGBOX_IRQ：Msgbox中断；
• RPMsg：基于VirtIO管理的共享内存所实现一套少量数据传输的框架；
• RPbuf：全志基于RPMsg所实现一套大量数据传输的框架。
由上图可知（以RISC-V核向A核发送数据为例），RPbuf首先将数据放置在DDR中，再将缓冲区首地址和大小通过RPMsg发送至A核（RPMsg将缓冲区首地址和大小放入VRING，然后请求Msgbox中断，A核收到这个中断后，在其回调函数中使用RPMsg接口函数来从VRING中取出cmd），随后A核从cmd handler中获取缓冲区内的地址和长度，最后在应用层读取数据，从而完成双核间数据传输。

3.2.2 效果展示

由上图，单次传输511.875KB数据，带宽大约为239~247Mbps。

4. 总结
总体而言，飞凌嵌入式的A核+RISC-V核DTU解决方案凭借T536核心板的多核架构和卓越性能，为配电自动化终端提供了强大的技术支持，这一方案不仅提升了供电可靠性和效率，还为配电系统的实时监控和高效管理提供了有力保障，是未来智能电网发展的重要方向。