Xenomai：實時操作系統的完美選擇

一、xenomai安裝

Xenomai是一個適用於Linux內核的實時應用程序開發框架，可以在實時內核空間下運行非實時應用程序，同時為應用程序提供實時性能。在Linux內核上使用Xenomai開發實時應用程序，可以得到接近裸機（bare-metal）的實時響應性能。下面將介紹如何在Linux上安裝Xenomai。

步驟一：切換到root用戶

$ su

步驟二：安裝依賴包

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

步驟三：下載Xenomai源代碼

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

步驟四：編譯安裝

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

二、樹莓派 xenomai

樹莓派是一款開源的計算機，我們可以在樹莓派裏面運行基於Xenomai的實時應用程序，下面將介紹如何為樹莓派安裝Xenomai。

步驟一：準備工作
首先需要下載一個Raspbian鏡像，將其燒錄到TF卡中。可以使用Etcher這樣的軟件來製作TF卡。

步驟二：安裝Xenomai
在樹莓派的終端中輸入以下命令：

$ 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、龍芯 xenomai

龍芯是中國自主設計、自主知識產權的通用計算機處理器，使用龍芯處理器可以構建基於Xenomai的實時應用程序。下面將簡單介紹如何為龍芯處理器安裝Xenomai。

步驟一：將Xenomai源代碼傳到龍芯處理器上

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

步驟二：安裝編譯環境

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

步驟三：編譯安裝Xenomai
在龍芯處理器上執行以下命令：

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

四、Xenomai的實時性能測試

下面使用C語言編寫一個簡單的實時應用程序，測試Xenomai的實時性能。

步驟一：編寫應用程序代碼

#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;
}

步驟二：編譯

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

步驟三：運行
在終端中執行以下命令：

$ sudo ./demo

五、總結

使用Xenomai開發實時應用程序，可以在保證Linux的通用性的同時，獲得接近裸機的實時響應性能。本文介紹了在Linux、樹莓派、龍芯處理器上安裝Xenomai的方法，並以一個簡單的實時應用程序為例測試了Xenomai的實時性能。Xenomai的使用，可為嵌入式設備、機械人、醫療儀器等應用領域提供更好的解決方案。