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在工業(yè)4.0時(shí)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(lái)越多的行業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有了更加迫切的需求?；诖?，飛凌嵌入式推出了在OK3568-C開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的實(shí)時(shí)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(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的方式，以及實(shí)時(shí)內(nèi)核的效果測(cè)試。

1、為什么選擇實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ？

我們都知道，操作系統(tǒng)可以分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)。分時(shí)操作系統(tǒng)其實(shí)就是將系統(tǒng)處理機(jī)時(shí)間與內(nèi)存空間按一定的時(shí)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(yùn)行的Linux系統(tǒng)都是分時(shí)操作系統(tǒng)。

但是隨著自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人等行業(yè)的興起，對(duì)板載操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性也提出了更高的要求。這時(shí)候，分時(shí)系統(tǒng)就無(wú)法滿足某些對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的行業(yè)的需求了，必須對(duì)Linux系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其具有更好的實(shí)時(shí)性，以順應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。

例如無(wú)人駕駛技術(shù)，系統(tǒng)需要根據(jù)復(fù)雜的路況情況及時(shí)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(shí)，系統(tǒng)必須第一時(shí)間做出反應(yīng)彈出安全氣囊，保護(hù)車內(nèi)乘客人身安全。這些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景都離不開(kāi)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

2、如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)性” ？

Linux系統(tǒng)可以采用打補(bǔ)丁的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)性”。RT-Linux就是在Linux的基礎(chǔ)上加入了一個(gè)實(shí)時(shí)補(bǔ)丁，從而將Linux改進(jìn)成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，“實(shí)時(shí)補(bǔ)丁”的主要工作就是針對(duì)Linux系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)倒置、自旋鎖等問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的要求。

基于這個(gè)思路，我們就可以通過(guò)對(duì)內(nèi)核打?qū)崟r(shí)補(bǔ)丁的方法讓OK3568-C開(kāi)發(fā)板上的Linux系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性的需求。

飛凌提供了兩個(gè)補(bǔ)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(gè)補(bǔ)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(xiě)飛凌制作完成的boot.img鏡像文件。

使用Type-C線連接開(kāi)發(fā)板和主機(jī)，按住recover鍵不松開(kāi)，然后再按reset鍵系統(tǒng)復(fù)位，大約兩秒后松開(kāi)recover鍵。系統(tǒng)將提示發(fā)現(xiàn)一個(gè)loader設(shè)備。

點(diǎn)擊“設(shè)備分區(qū)表”按鈕，將自動(dòng)讀取分區(qū)地址。

點(diǎn)擊左側(cè)勾選boot分區(qū)。

最后，點(diǎn)擊右側(cè)選擇您編譯生成的boot鏡像文件路徑，點(diǎn)擊“執(zhí)行”按鈕將自動(dòng)燒寫(xiě)并重新啟動(dòng)。

想要了解有關(guān)實(shí)時(shí)補(bǔ)丁的詳細(xì)資料，您可以在評(píng)論區(qū)留言聯(lián)系飛凌嵌入式銷售工程師。

3、實(shí)時(shí)內(nèi)核效果測(cè)試

測(cè)試實(shí)時(shí)性的關(guān)鍵指標(biāo)便是“延時(shí)”，延時(shí)指的是不論系統(tǒng)運(yùn)行在代碼的什么位置，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)該事件的時(shí)間。

其中中斷延時(shí)指的是中斷觸發(fā)到中斷服務(wù)函數(shù)執(zhí)行完畢的時(shí)間；調(diào)度延時(shí)指的是進(jìn)程在隊(duì)列中等待直到獲取CPU控制權(quán)被執(zhí)行的時(shí)間。

實(shí)時(shí)性，也可以表現(xiàn)為對(duì)這兩段延時(shí)最大的容忍程度。這里通過(guò)cyclictest軟件測(cè)量中斷延時(shí)和調(diào)度延時(shí)時(shí)間。

由于在真實(shí)的使用環(huán)境下并不能觸發(fā)最大的延時(shí)時(shí)間，因此在沒(méi)有合適負(fù)載的情況下運(yùn)行cyclictest所測(cè)得的延時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是沒(méi)有意義的。這里我們采用官方提供的hackbench工具來(lái)模擬部分類型的負(fù)載，然后在此基礎(chǔ)上運(yùn)行cyclictest軟件來(lái)測(cè)試事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)該事件的時(shí)間。

先來(lái)看一下未打?qū)崟r(shí)補(bǔ)丁的測(cè)試結(jié)果：

再來(lái)看一下打?qū)崟r(shí)補(bǔ)丁后的測(cè)試結(jié)果：

這里我們著重比較兩者M(jìn)ax得出的參數(shù)，因?yàn)橄到y(tǒng)的實(shí)時(shí)性能是由最大延時(shí)時(shí)間決定的。通過(guò)對(duì)打?qū)崟r(shí)補(bǔ)丁前后測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，打?qū)崟r(shí)補(bǔ)丁以后，可以明顯看出延時(shí)從213μs降低到80μs以內(nèi)，實(shí)時(shí)效果還是十分明顯的。（不同測(cè)試條件下的延時(shí)不同，這里的測(cè)試結(jié)果僅供大家參考）