在工业数据收集处理等应用场景中，高速稳定的 UART 通信至关重要。RZ/G2L 作为一款具有丰富外设的 MPU，如配备千兆以太网、CANFD 以及多个 UART 接口，为相关应用提供了硬件基础。本文将详细介绍基于瑞萨 RZ/G2L SMARC 开发板的一种虚拟（Virtual UART）实现方案，以满足工业客户在 Linux 环境下对高速 UART 通信的需求。
虚拟（Virtual UART）方案背景 许多工业客户在 Linux 环境下有高速 UART 需求，要求波特率达到 1Mbps 以上。然而，RZ/G2L 的 UART（SCIg，SCIF）在 Linux 环境中存在一定局限性。由于 Linux 操作系统本身实时性以及硬件 FIFO 等方面的限制，当运行在 1Mbps 以上波特率时，很容易出现数据丢失、帧错误等异常情况，且这些问题不太容易解决。
虚拟（Virtual UART）方案实现 考虑到 RZ/G2L 集成了 200MHz 的 CM33 实时 CPU 核，该核可用于执行实时性要求较高的任务。因此，可以利用 CM33 小核来管理 UART 硬件模块，同时通过 MHU 模块与 Linux 端的 CA55 大核进行通信，从而实现虚拟串口方案。在这种方案下，Linux 端的 UART 应用程序无需修改，可直接访问对应的虚拟串口设备（/dev/ttySCx）。
具体方案已在开发板上实现并测试通过。测试结果显示，SCIF 可以稳定工作在 10Mbps 波特率，没有 FIFO 的 SCIg 可以稳定工作在 1Mbps。此外，SCIg 支持 8 和 9 - bit 数据帧，而 SCIF 仅支持 8 - bit 数据帧。这种配置能够满足众多需要高速 UART 的工业客户需求。
该方案的系统框图如下：
由于 MHU 硬件资源限制，CM33 多可管理两路 UART 设备，具体组合方式有：
SCIg x1 + SCIF x1
SCIg x1 + SCIg x1
SCIF x1 + SCIF x1
SCI x1
SCIF x1
RZ/G2L 产品介绍
RZ/G2L 是一款通用 MPU，采用多核异构的处理器架构，配备双核 Arm Cortex - A55 CPU 和单核 Cortex - M33 CPU，还具备 3D 图形和视频编解码器。其中，A55 CPU 运行 Linux 操作系统以处理复杂控制任务，M33 核运行 RTOS 操作系统以处理实时任务，核间通过 OPENAMP 实现通信。
主要功能 2xCortex - A55（1.2GHz），Cortex - M33（200MHz）
16 - bit DDR3L/DDR4 - 1600（in line ECC）
摄像头接口；MIPI CSI - 2（4 lanes）或 Parallel
显示接口；MIPI DSI（4 lanes）或 Parallel
3D 图形加速（Arm Mali - G31）
H.264 codec（RZ/G2L only）
丰富连接性及外设：2xGigabit Ethernet，2xCAN - FD，8xADC，7xUART
产品应用
家用电器、工业 HMI
对讲机 / 门铃、智能摄像头
PLC、数据集中器等
