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配置Linux系統以支援即時作業系統開發

王林

發布： 2023-07-04 15:57:14

原創

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配置Linux系統以支援即時作業系統開發

隨著嵌入式系統的發展，即時作業系統（RTOS）在各種應用領域中得到了廣泛的應用。為了支援RTOS的開發，我們需要對Linux系統進行配置，以滿足即時性和可預測性的要求。本文將介紹如何在Linux系統中配置即時作業系統開發環境，並提供一些程式碼範例。

一、核心配置

首先，我們需要對Linux核心進行配置，以啟用即時性的功能。可以透過以下步驟進行設定：

下載Linux核心原始碼。

首先，我們需要下載Linux核心的原始碼。可從Linux官方網站（www.kernel.org）下載最新的穩定版核心原始碼。
編譯核心。

解壓縮下載的核心原始碼，並進入解壓縮後的目錄。執行以下命令編譯核心：
```
make menuconfig
```
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這將啟動核心配置選單。在選單中，我們需要對以下選項進行設定：
- General setup -> Preemption model
  選擇"Fully preemptible kernel (RT)"。這將啟用核心的實時性。
- Processor type and features -> Preemption Model
  選擇"Voluntary Kernel Preemption (Desktop)"。這將啟用核心的可搶佔性，提高即時效能。
- Processor type and features -> Timer frequency
  將定時器頻率設定為1000 HZ。
- Processor type and features -> Timer tick handling
  選擇"Standard clock tick"。這將啟用標準的時鐘中斷處理。
- Processor type and features -> Timer slack
  將定時器鬆弛度設為1。
- Power management options -> CPU Frequency scaling
  停用CPU頻率調節功能，以避免頻率切換對即時性的影響。
- Power management options -> CPU idle -> CPU idle governor
  選擇"Menu"。這將停用CPU空閒狀態的自動管理。
完成配置後，儲存並退出選單。然後，執行以下命令編譯核心：
```
make -j4
```
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這將使用4個執行緒進行編譯。根據系統的效能，可以自行調整線程數。
編譯完成後，執行以下指令安裝新的核心：
```
make modules_install
make install
```
登入後複製
安裝完成後，重新啟動系統，並選擇新編譯的核心啟動。

二、實時性功能庫

#在配置好核心後，我們還需要安裝一些即時性功能庫，以支援即時作業系統的開發。

安裝即時性對效能影響較小的調度器
Linux核心預設的調度器（CFS）對即時效能影響較大，可以考慮安裝一些替代的調度器，如"Real-Time Preemption Patch"（PREEMPT-RT）和"Staircase Deadline Scheduler"（SDS）。
安裝這些調度器的具體步驟可以參考其官方文件。

安裝即時性功能庫

可以使用以下指令安裝即時功能庫：

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

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三、即時操作系統開發範例

配置即時性功能後，我們可以開始進行即時作業系統的開發。以下是一個簡單的範例，展示如何在Linux系統中使用即時性功能。

首先，建立一個新的C文件，如"realtime.c"，並寫入以下程式碼：

#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;
}

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在上面的程式碼中，我們透過pthread函式庫建立了一個即時線程，並將其設為最高優先權（99）。在即時執行緒的程式碼中，可以寫出需要即時性保障的任務。

編譯程式碼，可以使用以下命令：