實時性，更強大 | OK3568-C開發(fā)板實時系統(tǒng)測評
rk3568
2022-10-09 13:18:00
RK3568實時系統(tǒng)
RK3568實時補丁
rk3568
在工業(yè)4.0時代，人工智能和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展走上了快車道，越來越多的行業(yè)對實時操作系統(tǒng)有了更加迫切的需求。基于此，飛凌嵌入式推出了在OK3568-C開發(fā)板上運行的實時操作系統(tǒng)，本文中小編將為大家介紹飛凌嵌入式在OK3568-C開發(fā)板上實現(xiàn)實時性的方式，以及實時內(nèi)核的效果測試。
一、為什么選擇實時操作系統(tǒng) ？
我們都知道，操作系統(tǒng)可以分為實時操作系統(tǒng)和分時操作系統(tǒng)。分時操作系統(tǒng)其實就是將系統(tǒng)處理機時間與內(nèi)存空間按一定的時間間隔輪流地切換給各終端用戶的程序使用。目前市面上絕大多數(shù)板卡上運行的Linux系統(tǒng)都是分時操作系統(tǒng)。但是隨著自動駕駛、智能機器人等行業(yè)的興起，對板載操作系統(tǒng)的實時性也提出了更高的要求。這時候，分時系統(tǒng)就無法滿足某些對實時性要求較高的行業(yè)的需求了，必須對Linux系統(tǒng)進行改進，使其具有更好的實時性，以順應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。
例如無人駕駛技術(shù)，系統(tǒng)需要根據(jù)復(fù)雜的路況情況及時做出分析判斷，做出反應(yīng)，執(zhí)行剎車或變道操作；又比如車載安全氣囊，在遇到突發(fā)事故時，系統(tǒng)必須第一時間做出反應(yīng)彈出安全氣囊，保護車內(nèi)乘客人身安全。這些實際應(yīng)用場景都離不開實時操作系統(tǒng)。
二、如何實現(xiàn)“實時性” ？
Linux系統(tǒng)可以采用打補丁的方式來實現(xiàn)“實時性”。RT-Linux就是在Linux的基礎(chǔ)上加入了一個實時補丁，從而將Linux改進成實時操作系統(tǒng)。簡單地說，“實時補丁”的主要工作就是針對Linux系統(tǒng)的優(yōu)先級倒置、自旋鎖等問題進行改進，以達到實時操作系統(tǒng)的要求。
基于這個思路，我們就可以通過對內(nèi)核打?qū)崟r補丁的方法讓RK3568開發(fā)板上的Linux系統(tǒng)滿足實時性的需求。
飛凌提供了兩個補丁文件：
0001-patch-patch-4.19.206-rt87.patch-fix-kernel-sched-cor.patch
0002-fix-kernel-sched-core.c.patch
將兩個補丁文件拷貝到源碼/OK3568-linux-source/kernel路徑下，執(zhí)行以下命令：
patch-p1 <0001-patch-patch-4.19.206-rt87.patch-fix-kernel-sched-cor.patch
patch-p1 < 0002-fix-kernel-sched-core.c.patch
然后，在源碼執(zhí)行./build.sh kernel命令，即可在/OK3568-linux-source/kernel目錄下生成boot.img鏡像文件。
客戶也可以直接單步燒寫飛凌制作完成的boot.img鏡像文件。
使用Type-C線連接RK3568開發(fā)板和主機，按住recover鍵不松開，然后再按reset鍵系統(tǒng)復(fù)位，大約兩秒后松開recover鍵。系統(tǒng)將提示發(fā)現(xiàn)一個loader設(shè)備。
點擊“設(shè)備分區(qū)表”按鈕，將自動讀取分區(qū)地址。
點擊左側(cè)勾選boot分區(qū)。
最后，點擊右側(cè)選擇您編譯生成的boot鏡像文件路徑，點擊“執(zhí)行”按鈕將自動燒寫并重新啟動RK3568開發(fā)板。
想要了解有關(guān)RK3568實時補丁的詳細資料，您可以聯(lián)系飛凌嵌入式銷售工程師。
三、實時內(nèi)核效果測試
測試實時性的關(guān)鍵指標便是“延時”，延時指的是不論系統(tǒng)運行在代碼的什么位置，當事件發(fā)生時，系統(tǒng)響應(yīng)該事件的時間。其中中斷延時指的是中斷觸發(fā)到中斷服務(wù)函數(shù)執(zhí)行完畢的時間；調(diào)度延時指的是進程在隊列中等待直到獲取CPU控制權(quán)被執(zhí)行的時間。實時性，也可以表現(xiàn)為對這兩段延時最大的容忍程度。這里通過cyclictest軟件測量中斷延時和調(diào)度延時時間。
由于在真實的使用環(huán)境下并不能觸發(fā)最大的延時時間，因此在沒有合適負載的情況下運行cyclictest所測得的延時統(tǒng)計數(shù)據(jù)是沒有意義的。這里我們采用官方提供的hackbench工具來模擬部分類型的負載，然后在此基礎(chǔ)上運行cyclictest軟件來測試事件發(fā)生時，系統(tǒng)響應(yīng)該事件的時間。
先來看一下RK3568未打?qū)崟r補丁的測試結(jié)果：
再來看一下RK3568打?qū)崟r補丁后的測試結(jié)果：
這里我們著重比較兩者Max得出的參數(shù)，因為系統(tǒng)的實時性能是由最大延時時間決定的。通過對打?qū)崟r補丁前后測試結(jié)果進行對比，打?qū)崟r補丁以后，可以明顯看出延時從213μs降低到80μs以內(nèi)，實時效果還是十分明顯的。（不同測試條件下的延時不同，這里的測試結(jié)果僅供大家參考）
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