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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本文带来的是基于全志T507-H（硬件平台：创龙科技TLT507-EVM评估板），Linux-RT内核的硬件GPIO输入和输出实时性测试及应用开发案例的分享。本次演示的开发环境如下： [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)] [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Windows开发环境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Linux开发环境：Ubuntu18.04.4 64bit [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]虚拟机：VMware16.2.5 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]U-Boot：U-Boot 2018 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Kernel：Linux-RT-4.9.170 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]SDK：LinuxSDK-V2.0 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]GPIO: LED(PI13)、KEY3(PH4) [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]分享案例：rt_gpio_ctrl、rt_input案例 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]测试工具：示波器
- g; _+ H* T( [ I* v: u4 m$ a1 _3 s U, j7 J, D) N8 C5 q
测试数据汇总 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]基于全志T507-H（硬件平台：创龙科技TLT507-EVM评估板），按照创龙科技提供的案例用户手册进行操作，得出如下测试结果。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]备注：测试数据与实际测试环境有关，仅供参考。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
\! c; d2 W% H% H0 e w [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]测试结果如下表所示： [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]- }1 e9 D9 ?8 c
表1 Linux-RT GPIO输入输出案例测试数据[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]9 J% r! g' ? q- m' a9 e
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）GPIO输入延时：通过使用示波器测量按键事件触发LED电平翻转的实际耗时结合系统延时与GPIO输出延时得出数据； [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
' z- }$ G- V3 N2 H5 z3 l6 ]" ]# c3 U [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（2）系统延迟：根据Linux-RT性能测试平均值得出数据； [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]! o2 [( N0 Q2 z" G$ H7 h5 \
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（3）GPIO输出延时：通过使用示波器测量LED电平翻转的实际耗时得出数据。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
2 Q1 p' K l7 \. Q6 b/ R' Y [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
表 2 Linux-RT实时性测试数据) P4 o! n* E5 f
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]根据不隔离CPU核心、隔离CPU核心三种状态的测试结果可知：当程序指定至隔离的CPU3核心上运行时，Linux系统延迟最低，可有效提高系统实时性。故推荐对实时性要求较高的程序（功能）指定至T507-H隔离的CPU核心运行。 2 A9 q3 h* w! i" ?4 \! E/ }; S
Linux-RT实时性测试 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]本次测试是使用Cyclictest延迟检测工具测试Linux系统实时性。Cyclictest是rt-tests测试套件下的测试工具，也是rt-tests下使用最广泛的测试工具，一般主要用来测试内核的延迟，从而判断内核的实时性。Cyclictest主要通过反复测量并精确统计线程的实际唤醒时间，以提供有关系统的延迟信息。它可测量由硬件、固件和操作系统引起的实时系统的延迟。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
/ ]$ Q2 r! K( [. }5 A( k. C. H 使用Cyclictest测试系统实时性 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]基于全志T507-H（硬件平台：创龙科技TLT507-EVM评估板），按照创龙科技提供的案例用户手册进行操作，使用Cyclictest程序测试系统实时性，得出如下测试结果。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]& ?8 I) r6 z+ k" w! S
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
/ \- T2 a; q+ n4 L4 Y[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图3 Linux-4.9.170内核测试结果 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]: ]* _1 D& w$ }4 x7 }: Z& g7 m; D
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]对比测试数据，可看到基于Linux-RT-4.9.170内核的系统的延时更加稳定，最大延时更低，系统实时性更佳。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
( a6 ~3 Q! r ] T507-H核心板典型应用场景 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
Linux-RT应用案例的分享 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]rt_gpio_ctrl案例 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
- e$ T2 c" M; y" z8 p/ X [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例说明 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)] p) {2 n+ U4 K% ]" T/ J% X
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]通过创建一个基本的实时线程，在线程内触发LED的电平翻转，同时程序统计实时线程的调度延时，并通过示波器测出LED电平两次翻转的时间间隔。由于程序默认以最高优先级运行，为避免CPU资源被程序完全占用，导致系统被挂起，因此在程序中增加100us的延时。程序原理大致如下： [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）在Linux-RT内核上创建、使用实时线程。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（2）实时线程中，计算出触发LED电平翻转的系统调度延时。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]) h. p- O( P2 y$ z7 d+ B
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例测试 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
* C3 e# ]- D8 D9 Q; h: d; q [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]将可执行文件拷贝至评估板文件系统，并执行如下命令运行测试程序，再按"Ctrl + C"退出测试，串口终端将打印程序统计的延时数据，如下图所示。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
! k* E6 I* R9 h, y4 c [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Target# ./rt_gpio_ctrl 100 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
3 O. F/ `8 @! H# N2 E: w4 a/ O& x
图5 C4 P# ~8 L) ~5 v# o% Z% L: h
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]同时使用示波器捕捉LED两次电平翻转之间的间隔就对应上线程调度的延迟。算出电平两次翻转的时间间隔为∆x = 114us，如下图所示。由于程序中默认增加了100us的时间延时。因此，实际延时应为：114us-100us = 14us，与程序统计打印的Latency results平均值相近。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]" [$ p9 V4 o0 A2 T, M- z
图6
/ a# j4 R3 S ~$ @. C[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]rt_input案例 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]3 Q( d6 l3 }- G1 b* d9 s# A* B/ y
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例说明 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]9 p! p" u- _! o7 H) _
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]通过创建一个基本的实时线程，在线程内打开input设备，并对按键事件进行监听，然后触发LED的电平翻转，再通过示波器测量按键触发到LED电平翻转期间的实际耗时。程序原理大致如下： [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）在Linux-RT内核上创建、使用实时线程。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（2）实时线程中对打开的input设备节点进行按键事件监听，通过判断监听得到的按键事件来触发LED的电平翻转。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]! E$ h9 [8 X4 H7 W& }
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例测试 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]3 N& {9 d; W' n3 Z, M( C
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]将可执行文件拷贝至评估板文件系统，并执行如下命令运行测试程序，程序运行后按下KEY3用户按键点亮LED，松开按键后LED熄灭，再按"Ctrl + C"退出测试程序。 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]$ C/ v, X, Y3 }% z8 B
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Target#./rt_input /dev/input/event8 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
, }& \3 _: d) q5 w# _/ s [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图7 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]0 ?5 e+ B% E- C2 H: u: V
分别使用示波器探头1测量按键KEY3引脚1，使用示波器探头2测量LED。 `0 D. C5 Q& B5 Z7 N( Z7 ^
从按键下降沿触发的开始（下图黄线）到LED上升沿触发的完成（下图蓝线）的时间间隔，即为系统实时捕获按键输入时间并响应触发LED电平翻转的时间∆x，从图中可看到∆x = 76us。
* r' S8 K8 o1 g[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图8
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发表于 2024-4-18 16:26