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Toradex 为其嵌入式产品提供Amazon FreeRTOS支持

2018/6/6 17:07:46

By Toradex Gustavo Leal

FreeRTOS 是针对嵌入式设备的实时操作系统。从 2003 年开始开发，FreeRTOS已经成为了实时操作系统的市场领导者，被移植到超过40 种微处理器架构。在2017 年10 月 29 日，Amazon 收购了FreeRTOS 并发布 AmazonFreeRTOS (又名a:FreeRTOS)，基于FreeRTOS 的实时操作系统内核，专注于低功耗和互联设备。

Amazon 似乎乐于将广泛使用的实时操作系统— 这显然拥有大量的用户基础— 集成到他们的云服务，如AWS IoT Core 和AWS Greengrass。在收购后，Amazon发布了FreeRTOS V10 版本。随着新功能诸如云和边缘设备互联库发布，内核授权也从之前FreeRTOS 所采用的修改版本GNU General Public License (GPL) 变为更为宽松的 MIT 授权。这意味着FreeRTOS 仍是一个单独的产品，可以自由使用，无论是否使用Amazon 服务。

为什么和这相关：异构多核处理 HMP

Toradex提供 Colibri iMX7 和 Colibri VF61 计算机模块。这些产品分别使用了NXP^? i.MX7 和 VybridSoC。模块上的处理集成一个Arm^? Cortex-A核，通常可以运行诸如Linux 的嵌入式操作系统，以及一个Arm Cortex-M4 微控制器核，可以直接运行代码或者如FreeRTOS 之类的实时操作系统。下面是大概的应用场景：

实时： 如果需要硬实时，那么可以通过在 Cortex-M4 上运行 FreeRTOS 实现。

控制系统：Cortex-M4 可以用作动态系统的控制器，例如 PID 控制器，减少运行 Linux 的 Cortex-A 负荷，该核心则可以用于显示人机界面。

数据采集：对于需要使用模数转换的应用，Cortex-M4 能够更加容易得实现高速采样，从而减轻其他核的负荷。

低功耗： 在电池供电的应用中 Cortex-M4 可以用作低功耗核心节约能源。在微处理器保持运行的同时，Cortex-A 可以被关闭并在需要的时候唤醒。

一个采用 ToradexColibri iMX7 模块的应用案例是 TAQ 自平衡机器人。其由我们的合作伙伴Antmicro 和Qt 开发完成。机器人在Cortex-A7 上运行嵌入式Linux，显示机器人脸部动画以及来自Cortex-M4 的传感器数据。Cortex-M4运行FreeRTOS，采样加速器和陀螺仪等传感器数据。机器人使用这些数据，借助PID 控制器和 Kalman 滤波器控制动态系统。双核之间通过RPMsg 通信。内核模块在Linux 侧创建一个虚拟串口接口连接Cortex-M4，通过读写该串口设备实现数据交换，就像使用“真实””的串口设备一样。

该演示品的代码已经公开，Linux 端用户界面和 Cortex-M4固件。

ToradexColibri iMX7 同样也被用于演示低功耗应用。该视频介绍了演示品，实现数据采集和呈现，并在单独的LCD 上显示功耗。

Toradex支持和维护我们计算机模块的FreeRTOS。诸多外设驱动和例程都包括在内，并可以直接使用。
在 Toradex开发者中心上的一些文档介绍了如何上手和运行编译好的FreeRTOS 例程。
观看我们的网络研讨会议，进一步了解异构多核系统开发。

关于未来？

软件层面

RTOS有众多参与者。在2016 年，WindRiver Systems 和Linux Foundation 发布了Zephyr 实时操作系统，同样专注于IoT 市场的小型、互联设备。ToradexColibri iMX7 计算机模块正式支持 Zephyr，开发工作正在进行中。

硬件层面：基于 NXP i.MX 8 的全新 Apalis 和 Colibri 模块

Toradex已经启动了 Apalis iMX8 的早期访问计划。该强劲的模块采用 NXP i.MX 8QuadMax (i.MX8QM) 处理器，带有两个Cortex-A72 核，四个Cortex-A53 核，两个Cortex-M4 核。封装了4GB LPDDR4 RAM 和16GB eMMC 存储，内置双频段Wi-Fi (802.11ac) 和Bluetooth (Bluetooth 5-ready)。该模块非常适合计算机视觉：集成两个GC7000 GPU，支持Vulkan 和OpenGL ES。