リアルタイム オペレーティング システム開発をサポートするための Linux システムの構成

リアルタイム オペレーティング システム開発をサポートするための Linux システムの構成

組み込みシステムの開発に伴い、リアルタイム オペレーティング システム (RTOS) がさまざまなアプリケーション分野で広く使用されています。 RTOS の開発をサポートするには、リアルタイム性と予測可能性の要件を満たすように Linux システムを構成する必要があります。この記事では、Linux システムでリアルタイム オペレーティング システム開発環境を構成する方法を紹介し、いくつかのコード例を示します。

1. カーネル構成

まず、リアルタイム機能を有効にするために Linux カーネルを構成する必要があります。次の手順で構成できます。

1. Linux カーネル ソース コードをダウンロードします。

   まず、Linux カーネルのソース コードをダウンロードする必要があります。カーネル ソース コードの最新の安定バージョンは、公式 Linux Web サイト (www.kernel.org) からダウンロードできます。

2. カーネルをコンパイルします。

   ダウンロードしたカーネル ソース コードを解凍し、解凍されたディレクトリに移動します。次のコマンドを実行してカーネルをコンパイルします。

   make menuconfig

   これにより、カーネル構成メニューが起動します。メニューで、次のオプションを設定する必要があります:

   • 一般セットアップ -> プリエンプション モデル

     「完全プリエンプティブル カーネル (RT)」を選択します。これにより、カーネルのリアルタイム性が有効になります。

   • プロセッサの種類と機能 -> プリエンプション モデル

     [自主的なカーネル プリエンプション (デスクトップ)] を選択します。これにより、カーネルのプリエンプティビリティが有効になり、リアルタイムのパフォーマンスが向上します。

   • プロセッサの種類と機能 -> タイマー周波数

     タイマー周波数を 1000 HZ に設定します。

   • プロセッサの種類と機能 -> タイマー ティックの処理

     [標準クロック ティック]を選択します。これにより、標準クロック割り込み処理が有効になります。

   • プロセッサの種類と機能 -> タイマー スラック

     タイマー スラックを 1 に設定します。

   • 電源管理オプション -> CPU 周波数スケーリング

     周波数切り替えによるリアルタイム パフォーマンスへの影響を回避するには、CPU 周波数調整機能を無効にします。

   • 電源管理オプション -> CPU アイドル -> CPU アイドル ガバナー

     [メニュー] を選択します。これにより、CPU アイドル状態の自動管理が無効になります。

   設定が完了したら、保存してメニューを終了します。次に、次のコマンドを実行してカーネルをコンパイルします。

   make -j4

   これはコンパイルに 4 つのスレッドを使用します。システムのパフォーマンスに応じて、スレッドの数を自分で調整できます。

   コンパイルが完了したら、次のコマンドを実行して新しいカーネルをインストールします。

   make modules_install
   make install

   インストールが完了したら、システムを再起動し、新しくコンパイルされたカーネルを選択して開始します。

2. リアルタイム関数ライブラリ

カーネルを構成した後、リアルタイム操作の開発をサポートするためにいくつかのリアルタイム関数ライブラリをインストールする必要もあります。システム。

1. リアルタイム パフォーマンスにあまり影響を与えないスケジューラをインストールする

   Linux カーネルのデフォルト スケジューラ (CFS) は、リアルタイム パフォーマンスに大きな影響を与えます。 「Real-Time Preemption Patch」(PREEMPT-RT) や「Staircase Deadline Scheduler」(SDS) などの代替スケジューラのインストールを検討できます。

   これらのスケジューラをインストールする具体的な手順については、公式ドキュメントを参照してください。

2. リアルタイム関数ライブラリのインストール

   次のコマンドを使用してリアルタイム関数ライブラリをインストールできます:

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

3. リアルタイム オペレーティング システムの開発例

リアルタイム機能を設定したら、リアルタイム オペレーティング システムの開発を開始できます。以下は、Linux システムでリアルタイム機能を使用する方法を示す簡単な例です。

まず、「realtime.c」などの新しい C ファイルを作成し、次のコードを記述します。

#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;
}

上記のコードでは、pthread を通じてリアルタイム スレッドを作成します。 library を選択し、それを最高の優先度 (99) に設定します。リアルタイム スレッドのコードには、リアルタイム性の保証が必要なタスクを記述できます。

このコードをコンパイルするには、次のコマンドを使用できます。

gcc -o realtime realtime.c -lpthread

生成された実行可能ファイルを実行して、Linux システムでリアルタイム タスクを実行します。

概要

上記の手順により、リアルタイム オペレーティング システムの開発をサポートするように Linux システムを正常に構成できます。カーネルを構成し、リアルタイム関数ライブラリをインストールした後、リアルタイム要件を備えたタスクを作成して実行できます。これにより、組み込みシステムの開発における柔軟性と予測可能性が向上します。

以上がリアルタイム オペレーティング システム開発をサポートするための Linux システムの構成の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。