国产工业CPU，米尔基于全志T507-H开发板的实时性分析与测试

作者：米尔电子

1．概念

全志科技T5系列是一个高性能四核 CortexTM–A53 处理器，适用于新一代汽车市场。T5系列符合汽车 AEC – Q100 测试要求。该芯片集成四核 CortexTM–A53 CPU、G31MP2 GPU、32 位 DDR3/LPDDR3/DDR4/LRDDR4 动态随机存储器。



MYC-YT507H核心板基于T507-H处理器研制，具有丰富的接口资源, 拥有良好的软件开发环境，内核支持开源操作系统Linux。

在开发阶段，建议配合核心板配套的评估套件 MYD-YT507H 来加速开发。评估套件的详细信息请访问：http://www.myir-tech.com/product

2．实时内核设计

实时补丁我们选择RT-Preempt来实现。

1.1. 移植补丁

RT补丁官网 从RT官网下载4.9.170对应补丁

https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/start
https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/4.9/older/



把解压后的补丁放到linux4.9目录下，然后用下面命令打包即可 patch -p1 < ./patch-4.9.170-rt129.patch



由于代码有差异，会提示大量不匹配，导致补丁打入失败则用下面命令找出打入失败文件

find ./ -name "*.rej"



手动逐一检查rej文件，逐个修改

难点：

zram驱动，sdk中源码引用自5.x版本驱动，需要找5.10左右RT补丁参考

thread_info.h文件中手动将PREEMPT_LAZY宏改序号、宏名字



问题点1：中断上下文中调用抢占api（rt_spin_lock即mutex）导致sched异常。

分析与解决：

这个中断是系统核心timer服务，至关重要。其通过request_percpu_irq注册中断isr，并不是常规request_irq或request_thread_irq，无法线程化。

继续分析崩溃调用栈，在崩溃前最后的操作为cpufreq_cpu_get，通过分析其源码，基本找到__account_system_time函数中调用了cpufreq_acct_update_power，其中又调用了rt_spin_lock函数导致崩溃。

通过分析cpufreq_acct_update_power函数，发现通过宏定义：CONFIG_CPU_FREQ_TIMES可以屏蔽该函数，进而不调用rt_spin_lock。
经测试，在menuconfig中，屏蔽CONFIG_CPU_FREQ_TIMES后，系统能正常启动到login环节。

解决方法：

drivers/cpufreq/Kconfig中针对CPU_FREQ_TIMES设置与PREEMPT_RT_BASE的互斥。

config CPU_FREQ_TIMES
       bool "CPU frequency time-in-state statistics"
    #    default y
       depends on !PREEMPT_RT_BASE
       help
         This driver exports CPU time-in-state information through procfs file
         system.
         ! It's incompatable with RT-Preempt scheduler.

         If in doubt, say N.

打开RT实时测试工具，进行测试

在buildroot下面打开相关测试，根据下面描述打开rt-tests工具即可，打开测试工具测试步骤

1.2. 其他影响性能的配置

禁用CPU Freq自动调频，并设置主频为最高频率：

cd /sys/devices/system/cpu/cpufreq/policy0
echo userspace > scaling_governor
cat saling_max_freq  > scaling_setspeed
（如不禁用cpufreq调频功能，系统会因动态调频产生极大的偶然延迟）

3.实时性测试

空载测试

cyclictest -p 99 -t 1 -d 100 -i 1000 -D 24h -m -a -n


图:空载测试

CPU&内存满载

cyclictest -p 99 -t 1 -d 100 -i 1000 -D 24h -m -a -n

增加压力

stress-ng --cpu 4 --cpu-method all --io 4 --vm 50 -d 5  --fork 4 --timeout 36000s


图:满载测试

数据对比：


     板卡  MYD-YT507H
  测试时间  120min
  指令  cyclictest  &stress-ng
  空载  平均 8us；最大 24us
  满载  平均 13us；最大 136us
图表:数据信息

4.产品介绍

MYC-YT507H核心板采用SMD封装形式贴片（邮票孔+背面焊盘）。标准配置有4种产品型号。它们在存储配置、温度等方面有一些差异，客户可根据需求自行选择合适的型号。


图MYC-YT507H核心板

MYC-YT507H主要参数


     名称  主要参数
  主控芯片系列  T5 Series
  主控芯片型号  T507-H
  处理器规格  4核 ARM  CortexTM-A53
  内存  LPDDR4 1GB/2GB
  存储器  EMMC 8GB  （其他容量可选）
  核心板尺寸  43 x 45 x 3.5  mm(带屏蔽骨架)
  接口类型  SMD贴片，邮票孔+LGA
  PCB板规格  10层板设计，沉金工艺
  操作系统  Linux 4.9
核心板主要参数

4.1. MYD-YT507H外设接口资源主要参数


     功能  参数
  系统  POWER  12V DC JACK
  KEY  1路复位按键1路FEL刷机按键1路ON/OFF按键
  SWITCH  1路电源开关
  BOOT SET  1路拨码开关
  SD  1路Micro SD卡槽
  通讯接口  WIFI/BT  1路WIFI/BT模块接口，通过20PIN排针引出
  4G  1路4G Mini  PCIE接口1路SIM卡座
  Ethernet  1路10/100/1000M以太网接口，RJ45接口1路10/100M以太网接口，RJ45接口
  USB  2路 USB 2.0 HOST  接口，采用Type-A接口1路USB 2.0 OTG接口，采用Type-C接口
  UART  1路调试串口，通过串口转USB，采用Type-C接口2路普通串口，通过扩展接口引出
  多媒体接口  DISPLAY  1路HDMI  2.0a接口2路LVDS 显示接口(支持单/双通道)1路TV CVBS模拟视频输出接口
  CAMERA  1路MIPI CSI摄像头接口1路DVP摄像头接口
  AUDIO  1路3.5mm音频输出接口1路SPDIF音频输出接口1路扬声器扩展接口
  扩展接口  Expansion IO  1路2.54mm间距的40PIN排针，GPIO/TWI/UART
表 开发板外设接口资源主要参数