Xenomai：实时操作系统的完美选择

小蓝 • 2024-11-29 13:53 • 编程

一、xenomai安装

Xenomai是一个适用于Linux内核的实时应用程序开发框架，可以在实时内核空间下运行非实时应用程序，同时为应用程序提供实时性能。在Linux内核上使用Xenomai开发实时应用程序，可以得到接近裸机（bare-metal）的实时响应性能。下面将介绍如何在Linux上安装Xenomai。

步骤一：切换到root用户

$ su

步骤二：安装依赖包

$ apt-get install libtool-bin flex bison autoconf automake libncurses5-dev libudev-dev gettext

步骤三：下载Xenomai源代码

$ git clone git://git.xenomai.org/xenomai-git.git

步骤四：编译安装

$ cd xenomai-git
$ ./scripts/bootstrap
$ ./configure
$ make
$ su
$ make install

二、树莓派 xenomai

树莓派是一款开源的计算机，我们可以在树莓派里面运行基于Xenomai的实时应用程序，下面将介绍如何为树莓派安装Xenomai。

步骤一：准备工作
首先需要下载一个Raspbian镜像，将其烧录到TF卡中。可以使用Etcher这样的软件来制作TF卡。

步骤二：安装Xenomai
在树莓派的终端中输入以下命令：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get install libncurses5-dev bc git bison flex libssl-dev
$ git clone git://git.xenomai.org/xenomai-3.git
$ cd xenomai-3
$ ./scripts/bootstrap
$ ./configure --with-pic --with-core=cobalt
$ make
$ su
$ make install

三、龙芯 xenomai

龙芯是中国自主设计、自主知识产权的通用计算机处理器，使用龙芯处理器可以构建基于Xenomai的实时应用程序。下面将简单介绍如何为龙芯处理器安装Xenomai。

步骤一：将Xenomai源代码传到龙芯处理器上

$ scp -r xenomai-source youraccount@ipaddress:/home/youraccount/xenomai-source

步骤二：安装编译环境

$ sudo apt-get install build-essential libncurses5 libncurses5-dev

步骤三：编译安装Xenomai
在龙芯处理器上执行以下命令：

$ cd xenomai-source
$ ./configure --with-pic --with-core=cobalt
$ make
$ sudo make install

四、Xenomai的实时性能测试

下面使用C语言编写一个简单的实时应用程序，测试Xenomai的实时性能。

步骤一：编写应用程序代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <native/task.h>

#define PERIOD_NS 1000000

void task1(void *arg)
{
    struct timespec start, stop;
    while (1)
    {
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);
        printf("Hello, world!\n");
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &stop);
        if ((stop.tv_nsec - start.tv_nsec) < PERIOD_NS)
        {
            struct timespec sleep;
            sleep.tv_sec = 0;
            sleep.tv_nsec = PERIOD_NS - (stop.tv_nsec - start.tv_nsec);
            nanosleep(&sleep, NULL);
        }
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int ret;
    RT_TASK task;

    ret = rt_task_create(&task, "task1", 0, 50, T_CPU(0));
    if (ret != 0)
    {
        printf("rt_task_create failed, ret=%d\n", ret);
        return -1;
    }

    ret = rt_task_start(&task, task1, NULL);
    if (ret != 0)
    {
        printf("rt_task_start failed, ret=%d\n", ret);
        return -1;
    }

    pause();
    return 0;
}

步骤二：编译

$ gcc -o demo demo.c -I/usr/xenomai/include -L/usr/xenomai/lib \
    -lnative -lrtdk

步骤三：运行
在终端中执行以下命令：

$ sudo ./demo

五、总结

使用Xenomai开发实时应用程序，可以在保证Linux的通用性的同时，获得接近裸机的实时响应性能。本文介绍了在Linux、树莓派、龙芯处理器上安装Xenomai的方法，并以一个简单的实时应用程序为例测试了Xenomai的实时性能。Xenomai的使用，可为嵌入式设备、机器人、医疗仪器等应用领域提供更好的解决方案。

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