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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
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2 |: ~5 L( w1 V/ p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)]& Q% `" B9 r- t9 z! U4 n7 y
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]测试结果如下表所示： [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)], c7 n8 a; F f: L2 Q
表1 Linux-RT GPIO输入输出案例测试数据[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
, ?6 ~2 e- ?' i [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)]
5 ?; w- A. `) q) W [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)]
8 Q. E. Y1 z) B% o, v7 I6 ]' k [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)]
0 @# T3 Y" o* `5 u2 m$ j [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
) [# e) r9 J* t5 u表 2 Linux-RT实时性测试数据; L( t! t% m/ d8 m5 ^5 s
[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。
n7 ?2 C( }+ cLinux-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)]$ z6 q% p+ t2 D5 K' b5 f
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)]. Y/ v1 w) l4 E6 i# X" G; P) J J: {
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
9 u! b5 g& ^7 r! i- F/ o[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)]/ i! y. z! p' V+ T! }
[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)]
4 Y* o" I, N" Z. `& G T507-H核心板典型应用场景 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
# T3 ]$ P% q9 j5 NLinux-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)]
d6 L7 W& {+ @3 q, ?3 l [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例说明 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]4 V( d/ U1 X, {1 N0 z8 f
[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)]" |( z# D- C" M. [; _
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例测试 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]3 T/ Y( r, @( y1 v. N5 i
[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)]
% ^: O* E# w v5 i [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Target# ./rt_gpio_ctrl 100 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]! Y0 d! {' B$ f, s! Y/ k; @
图52 B2 S& d# @/ t5 M) L' `, t
[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)]" ~9 W1 M0 D! v
图6/ L# ]7 e0 O4 h
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]rt_input案例 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]9 J" L3 k b4 {
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例说明 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
* ?% o* \, _! Z [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)]; v9 j* z% q0 M4 D/ ]! C( B9 S
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]案例测试 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)] u6 _6 C% p/ I4 u) h: n3 Z
[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)]9 N9 j# p' z$ ^
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]Target#./rt_input /dev/input/event8 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]) L, D- u7 j* H7 R [* T0 P- v6 b
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图7 [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
P& i0 g& W) r' d# g4 X 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。
" |7 ]7 B' V8 y; n. k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。& d) C# p5 a. m/ _* P" k
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]图8 - T) M0 A( N5 Y) y
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发表于 2024-4-18 16:26