Konfigurieren von Linux-Systemen zur Unterstützung der Echtzeit-Betriebssystementwicklung

Konfigurieren von Linux-Systemen zur Unterstützung der Entwicklung von Echtzeit-Betriebssystemen

Mit der Entwicklung eingebetteter Systeme sind Echtzeit-Betriebssysteme (RTOS) in verschiedenen Anwendungsbereichen weit verbreitet. Um die Entwicklung von RTOS zu unterstützen, müssen wir das Linux-System so konfigurieren, dass es die Anforderungen an Echtzeit und Vorhersagbarkeit erfüllt. In diesem Artikel wird die Konfiguration einer Echtzeit-Betriebssystementwicklungsumgebung in einem Linux-System vorgestellt und einige Codebeispiele bereitgestellt.

1. Kernel-Konfiguration

Zunächst müssen wir den Linux-Kernel konfigurieren, um die Echtzeitfunktionalität zu ermöglichen. Es kann durch die folgenden Schritte konfiguriert werden:

1. Laden Sie den Linux-Kernel-Quellcode herunter.

   Zuerst müssen wir den Quellcode des Linux-Kernels herunterladen. Sie können die neueste stabile Version des Kernel-Quellcodes von der offiziellen Linux-Website (www.kernel.org) herunterladen.

2. Kompilieren Sie den Kernel.

   Dekomprimieren Sie den heruntergeladenen Kernel-Quellcode und geben Sie das dekomprimierte Verzeichnis ein. Führen Sie den folgenden Befehl aus, um den Kernel zu kompilieren:

   make menuconfig

   Dadurch wird das Kernel-Konfigurationsmenü gestartet. Im Menü müssen wir die folgenden Optionen konfigurieren:

   • Allgemeines Setup -> Preemption-Modell

     Wählen Sie „Vollständig präemptiver Kernel (RT)“. Dies ermöglicht den Echtzeitcharakter des Kernels.

   • Prozessortyp und -funktionen -> Preemption-Modell

     Wählen Sie „Freiwillige Kernel-Preemption (Desktop)“. Dies ermöglicht die Präemptivität des Kernels und verbessert die Echtzeitleistung.

   • Prozessortyp und -funktionen -> Timer-Frequenz

     Stellen Sie die Timer-Frequenz auf 1000 Hz ein.

   • Prozessortyp und -funktionen -> Timer-Tick-Verarbeitung

     Wählen Sie „Standard-Clock-Tick“. Dies ermöglicht die standardmäßige Taktunterbrechungsbehandlung.

   • Prozessortyp und -funktionen -> Timer-Slack

     Setzen Sie den Timer-Slack auf 1.

   • Energieverwaltungsoptionen -> CPU-Frequenzskalierung

     Deaktivieren Sie die CPU-Frequenzanpassungsfunktion, um die Auswirkungen des Frequenzwechsels auf die Echtzeitleistung zu vermeiden.

   • Energieverwaltungsoptionen -> CPU-Leerlauf -> CPU-Leerlaufregler

     Wählen Sie „Menü“. Dadurch wird die automatische Verwaltung von CPU-Leerlaufzuständen deaktiviert.

   Speichern Sie nach Abschluss der Konfiguration und verlassen Sie das Menü. Führen Sie dann den folgenden Befehl aus, um den Kernel zu kompilieren:

   make -j4

   Dadurch werden 4 Threads für die Kompilierung verwendet. Abhängig von der Leistung des Systems können Sie die Anzahl der Threads selbst anpassen.

   Führen Sie nach Abschluss der Kompilierung den folgenden Befehl aus, um den neuen Kernel zu installieren:

   make modules_install
   make install

   Nach Abschluss der Installation starten Sie das System neu und wählen den neu kompilierten Kernel zum Starten aus.

2. Echtzeit-Funktionsbibliothek

Nach der Konfiguration des Kernels müssen wir auch einige Echtzeit-Funktionsbibliotheken installieren, um die Entwicklung von Echtzeit-Betriebssystemen zu unterstützen.

1. Installieren Sie einen Scheduler, der weniger Auswirkungen auf die Echtzeitleistung hat.

   Der Standardplaner (CFS) des Linux-Kernels hat einen größeren Einfluss auf die Echtzeitleistung. Sie können die Installation einiger alternativer Scheduler in Betracht ziehen, z. B. „Real -Time Preemption Patch“ (PREEMPT-RT) und „Staircase Deadline Scheduler“ (SDS).

   Spezifische Schritte zur Installation dieser Planer finden Sie in der offiziellen Dokumentation.

2. Installieren Sie die Echtzeit-Funktionsbibliothek

   Sie können den folgenden Befehl verwenden, um die Echtzeit-Funktionsbibliothek zu installieren:

   sudo apt-get install libc6-dev-i386
   sudo apt-get install libncurses5-dev
   sudo apt-get install build-essential

3. Beispiel für die Echtzeit-Betriebssystementwicklung

Nach der Konfiguration der Echtzeit Mit dieser Funktion können wir mit der Echtzeit-Betriebssystementwicklung beginnen. Nachfolgend finden Sie ein einfaches Beispiel, das die Verwendung der Echtzeitfunktionalität in einem Linux-System zeigt.

Erstellen Sie zunächst eine neue C-Datei, z. B. „realtime.c“, und schreiben Sie den folgenden Code:

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sched.h>
#include <stdlib.h>

void *realtime_thread(void *arg) {
    struct sched_param param;
    param.sched_priority = 99;
    if (sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &param) == -1) {
        perror("sched_setscheduler() failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 实时线程的代码
    // ...

    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, realtime_thread, NULL);
    pthread_join(thread_id, NULL);

    return 0;
}

Im obigen Code haben wir einen Echtzeit-Thread über die pthread-Bibliothek erstellt und ihn auf den höchsten Wert gesetzt Prioritätsstufe (99). Im Code des Echtzeit-Threads können Sie Aufgaben schreiben, die eine Echtzeitgarantie erfordern.

Um den Code zu kompilieren, können Sie den folgenden Befehl verwenden:

gcc -o realtime realtime.c -lpthread

Führen Sie die generierte ausführbare Datei aus, um Echtzeitaufgaben im Linux-System auszuführen.

Zusammenfassung

Durch die oben genannten Schritte können wir das Linux-System erfolgreich konfigurieren, um die Entwicklung von Echtzeitbetriebssystemen zu unterstützen. Nachdem Sie den Kernel konfiguriert und die Echtzeitfunktionsbibliothek installiert haben, können Sie Aufgaben mit Echtzeitanforderungen schreiben und ausführen. Dies wird für mehr Flexibilität und Vorhersehbarkeit bei der Entwicklung eingebetteter Systeme sorgen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonKonfigurieren von Linux-Systemen zur Unterstützung der Echtzeit-Betriebssystementwicklung. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!