Konfigurationstipps zum Erstellen von Linux-Echtzeitanwendungen mit CMake

Konfigurationstipps zum Erstellen von Linux-Echtzeitanwendungen mit CMake

Einführung:
Da die Nachfrage nach Echtzeit-Computing steigt, steigt auch die Notwendigkeit, Echtzeitanwendungen zu erstellen. CMake ist ein beliebtes plattformübergreifendes Build-Tool, das umfassende Konfigurationsoptionen und eine benutzerfreundliche Syntax bietet, um Entwickler bei der effizienten Erstellung von Echtzeitanwendungen zu unterstützen. In diesem Artikel werden einige Konfigurationstechniken zum Erstellen von Linux-Echtzeitanwendungen mit CMake vorgestellt und relevante Codebeispiele bereitgestellt.

1. Konfigurieren Sie die Datei CMakeLists.txt
Bevor wir mit der Erstellung einer Linux-Echtzeitanwendung beginnen, müssen wir zuerst die Datei CMakeLists.txt konfigurieren. CMakeLists.txt ist das CMake-Build-Skript, mit dem die Build-Informationen und Abhängigkeiten des Projekts angegeben werden.

Zuerst müssen wir die folgende Zeile in die Datei CMakeLists.txt einfügen, um den C99-Standard zu aktivieren und die RT-Bibliothek (Real-Time) zu verwenden:

set(CMAKE_C_STANDARD 99)
set(CMAKE_C_STANDARD_REQUIRED ON)

find_library(RT_LIBRARY rt)

Dann können wir den Namen des Projekts und die Quelldatei angeben und die ausführbare Zieldatei:

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)

project(realtime_app)

set(SOURCE_FILES main.c)

add_executable(realtime_app ${SOURCE_FILES})

Als nächstes müssen wir die anderen Abhängigkeiten angeben, die von der Echtzeitanwendung benötigt werden. Wenn wir beispielsweise die POSIX-Thread-Bibliothek verwenden müssen, können wir die folgende Zeile hinzufügen:

find_package(Threads REQUIRED)

Anschließend können wir sie zur ausführbaren Zieldatei hinzufügen:

target_link_libraries(realtime_app ${RT_LIBRARY} Threads::Threads)

2. Konfigurieren Sie die Echtzeitplanungsrichtlinie
Unter Linux: Wir können die Funktion sched_setscheduler verwenden, um eine Echtzeit-Planungsstrategie auszuwählen. In der Datei CMakeLists.txt können wir den folgenden Code hinzufügen, um die Echtzeit-Planungsrichtlinie festzulegen:

target_link_libraries(realtime_app ${RT_LIBRARY} Threads::Threads)

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -D_GNU_SOURCE")
target_compile_definitions(realtime_app PRIVATE _GNU_SOURCE)

Anschließend können wir die Funktion sched_setscheduler im Code verwenden, um die Echtzeit-Planungsrichtlinie festzulegen:

#include <sched.h>

struct sched_param params;
params.sched_priority = sched_get_priority_max(SCHED_FIFO);
sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &params);

3. Konfigurieren Sie die Echtzeituhr
Um eine höhere Zeitauflösung und Genauigkeit zu erreichen, können wir auf Echtzeit basierende Uhren verwenden. In der Datei CMakeLists.txt können wir den folgenden Code hinzufügen, um die Echtzeituhr zu konfigurieren:

target_link_libraries(realtime_app ${RT_LIBRARY} Threads::Threads)

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -D_GNU_SOURCE")
target_compile_definitions(realtime_app PRIVATE _GNU_SOURCE)

find_library(REALTIME_LIBRARY rt)

Anschließend können wir die Echtzeituhrbibliothek zur ausführbaren Zieldatei hinzufügen:

target_link_libraries(realtime_app ${RT_LIBRARY} ${REALTIME_LIBRARY} Threads::Threads)

Als Nächstes können wir „clock_nanosleep“ verwenden Funktion im Code So verwenden Sie die Echtzeituhr:

#include <time.h>

struct timespec sleep_time;
sleep_time.tv_sec = 0;
sleep_time.tv_nsec = 1000000; // 1 millisecond
clock_nanosleep(CLOCK_REALTIME, 0, &sleep_time, NULL);

Fazit:
Dieser Artikel stellt die Konfigurationstechniken zum Erstellen von Linux-Echtzeitanwendungen mit CMake vor und bietet relevante Codebeispiele. Durch die Konfiguration der Datei CMakeLists.txt, die Auswahl einer Echtzeitplanungsstrategie und die Konfiguration der Echtzeituhr können wir eine bessere Leistung und Genauigkeit für Echtzeitanwendungen bereitstellen. Ich hoffe, dass dieser Artikel Entwicklern dabei helfen kann, Echtzeitanwendungen besser zu erstellen und eine effiziente Verarbeitung von Echtzeit-Computing-Anforderungen zu erreichen.

Referenz:

1. "CMake 3.12 Documentation" [Online]. Verfügbar: https://cmake.org/documentation/
2. "POSIX Threads Programming" [Online]. /man-pages/man7/pthreads.7.html
3. "Linux Scheduler" [Online verfügbar: http://man7.org/linux/man-pages/man7/sched.7.html
4. "Real - time Clocks“ [Online]. Verfügbar: http://man7.org/linux/man-pages/man7/clock_gettime.7.html

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