[LINUX] Procédure pour introduire Xenomai dans RaspberryPi 3 modèle B + Partie 1

Aperçu

Pour une raison quelconque, il est devenu nécessaire d'étudier la puissance de traitement du noyau en temps réel, j'ai donc introduit Xenomai, qui est un noyau en temps réel, à Raspberry Pi 3. A cette époque, je travaillais selon le forum officiel de Xenomai, mais cela ne fonctionnait pas du tout et j'ai eu du mal, j'ai donc résumé la méthode d'introduction. Il y a extrêmement peu d'articles en japonais sur l'introduction de Xenomai, et c'est assez difficile à moins de regarder les publications à l'étranger (quand vous ne pouvez pas lire l'anglais) Pensez-vous que cela devrait être un guide pour les personnes qui veulent faire la même chose à partir de maintenant? (Au fait, c'est le premier post de Qiita)

Remarques

C'est une méthode d'introduction à partir de 2020! Cela peut ne pas fonctionner selon l'environnement dans lequel il est utilisé.

• Il semble que cela ne fonctionnera pas si vous le faites avec la même méthode avec RPi4.

table des matières

• Qu'est-ce que Xenomai?
• Environnement de travail --Le contenu du travail

Qu'est-ce que Xenomai?

• Cela fait référence aux correctifs et à leurs bibliothèques qui donnent au noyau une puissance de traitement en temps réel lors de la réalisation d'un système d'exploitation en temps réel.
• Comme il est basé sur Linux, il ne peut être appliqué qu'au système d'exploitation Linux.
• Avec l'introduction de Xenomai, vous pourrez utiliser diverses API qui réalisent des performances en temps réel.
• Les détails sont écrits ci-dessous

Gitlab de Xenomai (wiki)

https://gitlab.denx.de/Xenomai/xenomai/-/wikis/home

Environnement de travail

• RaspberryPi3 model B+
  • CPU:Broadcom BCM2837B0,ARMv8(Cortex-A53) --Mémoire: 1G
  • OS: Raspbian 64bit --kernel: Linux pour Raspbian 4.19.xx (4.19.66 dans mon environnement) --PC avec environnement Linux (je pense que tout environnement 64 bits convient) --Dans mon environnement, j'ai installé le sous-système Windows pour Linux (WSL) dans Windows 10 et utilisé l'environnement d'Ubuntu 18.04.
• Environnement de connexion Internet

Vous pouvez le faire sans PC avec un environnement Linux, mais dans ce cas, vous devrez auto-compiler le noyau avec RPi, alors soyez prêt pour un temps considérable.

Il y a principalement deux étapes de travail, et la première étape construit un noyau afin que Xenomai puisse être utilisé. La deuxième étape consiste à construire Xenomai lui-même afin que vous puissiez utiliser les bibliothèques de Xenomai. Cette fois, je vais vous expliquer la première étape.

Contenu du travail (préparation du noyau)

J'ai essayé à la fois l'auto-compilation et la compilation croisée cette fois, mais je décrirai la méthode que j'ai essayée avec la compilation croisée (je peux écrire une méthode d'auto-compilation si j'en ai envie)

Préparation 1

Cette fois, le noyau Linux 4.19.xxx (xxx est un sous-niveau de stable à ce moment-là) Démarrez un terminal dans un environnement Linux et compilez sous votre propre répertoire personnel Créez un répertoire pour stocker ceux téléchargés

linux_user@TN-201709F100R:~$ mkdir /kernel_cnst/
linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ./kernel_cnst/

Tirez un noyau Linux normal pour Raspberry Pi à partir de Github. (Vous pouvez également DL directement depuis l'URL git, mais il est préférable d'utiliser git, alors installez la commande git comme apt-get ou yum)

linux_user@TN-201709F100R:~$ git clone https://github.com/raspberrypi/linux -b rpi-4.19.y

Une fois exécuté, le téléchargement de la source du noyau Linux démarrera à partir du référentiel git. Une fois terminé, un répertoire appelé "linux" sera créé.

linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ./linux/
linux_user@TN-201709F100R:~$ head -4 Makefile

Ensuite, vérifiez la version de la source supprimée. Dans l'environnement j'ai couru

# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
VERSION = 4
PATCHLEVEL = 19
SUBLEVEL = 127

Et c'est la version stable au moment du travail. (Si vous ne spécifiez rien avec l'option -b, la version stable à ce moment-là sera téléchargée.)

Préparation 2

Ensuite, extrayez la source Xenomai et les correctifs des éléments suivants avec wget.

Corps Xenomai: http://xenomai.org/downloads/xenomai/stable/ Correctif Xenomai iPipe: https://xenomai.org/downloads/ipipe/v4.x/arm/

• 1: Au moment de l'introduction, Xenomai utilise Ver3.1. Lorsque vous utilisez la version stable de Kernel, il est recommandé d'utiliser la dernière version de Xenomai.
• 2: Le patch iPipe dépend de la version "Linux Kernel", pas de la version Xenomai, donc sélectionnez-le en fonction du noyau.
• 3: arm est un standard de processeur également utilisé pour RPi. Pour plus d'informations, gg est plus rapide!

Si vous les supprimez, assurez-vous de les placer sous le répertoire de travail. (Dans mon environnement, kernel_cnst comme ci-dessus)

Préparation 3 (non requise lors de l'auto-compilation)

Pour l'auto-compilation, je n'en ai pas besoin car je n'ai besoin que d'un compilateur standard linux, Si vous souhaitez effectuer une compilation croisée, vous en aurez besoin, alors procédez comme suit

linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ~/kernel_cnst/
linux_user@TN-201709F100R:~$ git clone https://github.com/raspberrypi/tools

Contenu de travail (compilation du noyau)

Commençons le jeu ...

Je suis désolé. Construisons et installons le noyau Xenomai à partir d'ici. Indépendamment de cette version du noyau, assurez-vous de vous connecter lorsque vous travaillez sur des commandes sous Linux! (Je ne sais pas pourquoi j'ai échoué plus tard)

Tous les fichiers que vous venez de déposer doivent se trouver dans le répertoire kernel_cnst.

Afin d'utiliser les fonctions de Xenomai, les fonctions du noyau doivent être étendues. La structure actuelle des répertoires ressemble à ceci

~/kernel_cnst/
  →/Xenomai3.x/ *xenomai source
  →/linux/ *kernel source
  →/ipipe_patch_xxx.patch *ipipe_patch
  →/tools/  *cross compile tool set

Tout d'abord, corrigez le noyau lui-même pour lui donner la fonctionnalité d'iPipe. Vous pouvez créer un répertoire pour ipipe lui-même et le mettre dedans.

linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ~/kernel_cnst/
linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ./linux/
linux_user@TN-201709F100R:~$ ../Xenomai3.x/scripts/prepare-kernel.sh --linux=./ --arch=arm --ipipe=../ipipe_patch_xxx.patch --verbose

Le premier défi. Si "Build system ready" est affiché ici, le patch a été appliqué sans aucun problème. S'il dit "patch impossible ~~~~", il échoue. Le problème est que la version du noyau Linux et la version du patch ipipe ne sont pas disponibles (le wiki dit que ce n'est pas grave si les sous-niveaux sont différents, mais ce n'était pas le cas) Donc, dans ce cas, vous devez modifier le contenu du patch en fonction de la version de linux. (J'écrirai un autre article sur la correction des patchs)

Si le correctif arrive, le reste est de construire le noyau Linux.

linux_user@TN-201709F100R:~$ cd ~/kernel_cnst/linux/
linux_user@TN-201709F100R:~$ export CROSS_COMPILE=../tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian/bin/arm-linux-gnueabihf-
linux_user@TN-201709F100R:~$ export KERNEL=kernel7

Notez qu'il ne s'agit pas de "kernel7" pour PRi4 lors de la définition des variables d'environnement KERNEL.

linux_user@TN-201709F100R:~$ make bcm2709_defconfig
linux_user@TN-201709F100R:~$ make menuconfig

Si, lorsque vous exécutez menuconfig et que cela indique qu'il n'y a rien de tel, procédez comme suit

linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo apt-get install build-essential libncurses5-dev

Lorsque menuconfig s'ouvre, réglez les paramètres comme suit ([] annule le réglage, [x] vérifiez le réglage)

CPU Power Management → CPU Frequency scaling → CPU Frequency scaling　[ ]
Kernel Features → Contiguous Memory Allocator [ ]
Kernel Features → Allow for memory compaction [ ]
Kernel Hacking → KGDB: kernel debugger [ ]
Kernel Features → Time Frequency → 1000Hz

Ceci complète les paramètres de configuration pour make, et enfin build

linux_user@TN-201709F100R:~$ mkdir ~/xenomai_kernel_build/
linux_user@TN-201709F100R:~$ export INSTALL_MOD_PATH={Répertoire créé ci-dessus}
linux_user@TN-201709F100R:~$ export INSTALL_DTBS_PATH={Peut être le même que le répertoire spécifié ci-dessus}
linux_user@TN-201709F100R:~$ make –j□ zImage modules dtbs (Entrez le nombre de cœurs que vous souhaitez utiliser dans □)
linux_user@TN-201709F100R:~$ $ make –j□ modules_install 
linux_user@TN-201709F100R:~$ make –j□ dtbs_install(Cela créera un fichier dtb pour la configuration, mais celui-ci devrait être le même que celui généré par make zImage)

Je ne pense pas qu'une machine actuelle utilise un processeur avec 4 cœurs ou moins, donc je pense que 4 est bien. Si vous pouvez créer avec succès, exécutez ce qui suit

linux_user@TN-201709F100R:~$ mkdir $INSTALL_MOD_PATH/boot/
linux_user@TN-201709F100R:~$ ./scripts/mkknlimg ./arch/arm/boot/zImage $INSTALL_MOD_PATH/boot/kernel7.img

Vous avez maintenant les fichiers image et les fichiers nécessaires pour installer le noyau. Il sera généré dans $ INSTALL_MOD_PATH, donc compressez-le et amenez-le sur RPi via USB, etc.

tar -zcvf kernel_pack.tgz $INSTALL_MOD_PATH

Ci-dessous travailler avec Paspberry Pi

Décompressez le fichier compressé que vous avez apporté à un endroit approprié. Le noyau RPi peut être recombiné en construisant la source et en remplaçant le fichier image généré par celui déjà sous / boot /. Assurez-vous de sauvegarder tous les fichiers que vous souhaitez remplacer avant de continuer à travailler </ font> Si vous ne le faites pas, le pire RPi ne redémarrera jamais. (Ça ne démarre pas vraiment)

linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo mkdir /boot/boot_org/
linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo cp  -rd /boot/* /boot/boot_org
linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo cp –rd /lib/ /lib_backup/

linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo cp {Décompressé$INSTALL_MOD_PATH}/kernel7.img /boot/
linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo cp ./arch/arm/boot/dts/*.dtb /boot/
linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo cp ./arch/arm/boot/dts/overlays/* /boot/overlays
linux_user@TN-201709F100R:~$ cd {Décompressé$INSTALL_MOD_PATH}
linux_user@TN-201709F100R:~$ cp –rd ./* /lib/

linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo vi /boot/config.txt

Kernel=kernel7.img
device_tree= bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb

linux_user@TN-201709F100R:~$ uname -a
linux_user@TN-201709F100R:~$ Linux 4.19.xxx

linux_user@TN-201709F100R:~$ sudo reboot

linux_user@TN-201709F100R:~$ uname -a
linux_user@TN-201709F100R:~$ Linux 4.19.yyy(La version du noyau qui a été mise dans ce travail)