基于DR1M90的Linux-RT内核开发：从编译配置到GPIO/按键应用实现（2）

系统开发说明

Linux-RT内核与普通Linux内核在系统开发上基本保持一致，具体操作方法请参考《Linux系统开发手册》。

其中，使用Linux-RT内核进行系统开发仅在Kernel开发的配置与编译环节存在关键差异，其他开发流程（如U-Boot开发、Rootfs开发等）与普通内核完全一致。以下对Linux-RT内核的Kernel进行说明。

Kernel开发（Linux-RT）

Kernel配置

执行如下命令，进入LinuxSDK源码目录下的内核目录，打开图形配置界面。

Host# cd /home/tronlong/DR1/SDK_2025.1/

Host# ./build.sh kernelmenuconfig

 

图 28

 

（1）配置RT内核

打开图形配置界面，依次打开"General setup -> Preemption Model(Preemptible Kernel(Low-Latency Desktop))"。

 

图 29

 

图 30

 

进入如图所示界面后，选择"Fully Preemptible Kernel (Real-Time)"，接着选择保存。

备注：我司提供的普通内核版本默认为"Preemptible Kernel(Low-Latency Desktop)"

 

图 31

 

图 32

 

其他选项的参数解析如下表所示。

 

 

（2）配置Linux-RT内核定时器频率

打开图形配置界面，依次打开"Kernel Features -> Timer frequency(250 HZ)"。

 

图 33

 

图 34

 

进入如图所示界面后，选择"1000 HZ"，接着选择保存。

备注：普通Linux内核需要选择"250 HZ"。

 

图 35

 

图 36

 

配置完成后，将配置选项自动保存到LinuxSDK根目录下的"linux/arch/arm64/configs/anlogic_dr1m90_defconfig"中，执行如下命令，检查RT内核是否配置成功。

Target# grep -nr "PREEMPT_RT" ./linux/arch/arm64/configs/anlogic_dr1m90_defconfig

Target# grep -nr "1000" ./linux/arch/arm64/configs/anlogic_dr1m90_defconfig

 

图 37

 

编译Kernel

请参考《Linux系统开发手册》的Kernel开发章节编译Kernel。

应用开发说明

Linux-RT内核与普通Linux内核在应用开发上保持一致，具体操作方法请参考《Linux应用开发手册》。

本章节说明Linux-RT应用开发组件支持情况并介绍基于Linux-RT内核开发的应用案例。

rt_gpio_ctrl案例

案例说明

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：

（1）在Linux-RT内核上创建、使用实时线程。

（2）实时线程中，计算出触发LED电平翻转的系统调度延时。

案例测试

执行如下命令，查看程序运行参数。

Target# ./rt_gpio_ctrl -h

 

图 38

 

参数解析：

-t：程序运行时间，单位s，默认为10s；

-d：延迟时间，单位us，默认为100us；

-h：打印帮助信息。

将案例bin目录下的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，指定程序以增加100us的时间延时运行，再按"Ctrl + C"退出测试，串口终端将打印程序统计的延迟数据，如下图所示。

Target# ./rt_gpio_ctrl -t 10 -d 100

 

图 39

 

同时使用示波器捕捉LED两次电平翻转之间的间隔，即可得到线程调度的延迟，测试点为R44电阻一端。

 

图 40

 

本次测得电平翻转周期为∆x = 108us，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：108us - 100us = 8us，与程序统计打印的Latency results平均值相近。

 

图 41

 

执行如下命令，指定程序以增加0us的时间延时运行，再按"Ctrl + C"退出测试，串口终端将打印程序统计的延迟数据，如下图所示。

Target# ./rt_gpio_ctrl -t 10 -d 0

 

图 42

 

同时使用示波器捕捉LED两次电平翻转之间的间隔，即可得到线程调度的延迟，测试点为R44电阻一端。本次测得电平翻转周期为∆x = 5.3us，如下图所示。既实际延时为：5.3us，与程序统计打印的Latency results平均值相近。

 

图 43

 

案例编译

将产品资料“4-软件资料Demolinux-rt-demosrt_gpio_ctrl”案例源码拷贝至Ubuntu。进入案例源码目录，执行如下命令，编译案例生成可执行文件。

Host# make CC=aarch64-linux-gnu-gcc CXX=aarch64-linux-gnu-g++

 

图 44

 

关键代码

（1）创建实时任务，具体操作包括内存锁定、线程堆栈内存设置、调度策略和优先级配置等。

 

图 45

 

（2）在线程中打开LED文件节点，并对LED状态进行翻转。

 

图 46

 

（3）统计调度时间延时情况。

 

图 47

 

rt_input案例

案例说明

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：

（1）在Linux-RT内核上创建、使用实时线程。

（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。

案例测试

执行如下命令，查看用户输入按键对应的事件号。其中USER1(KEY2)对应的按键事件号为event0。

Target# cat /proc/bus/input/devices

 

图 48

 

将案例bin目录下的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USER1(KEY2)用户输入按键点亮LED，松开按键后LED熄灭，再按"Ctrl + C"退出测试程序。

Target# ./rt_input /dev/input/event0

 

图 49

 

同时分别使用示波器探头1测量LED电路R44电阻一端，使用示波器探头2测量按键USER1(KEY2)引脚1。

 

图 50

 

图 51

 

从按键下降沿触发的开始（下图蓝线）到LED上升沿触发的完成（下图黄线）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 = 138us。

 

图 52

 

备注：在硬件特性上，由于按键电压由低电平上拉到高电平比较缓慢，因此本次测试实时事件的输入采用下降沿触发方式。

案例编译

将产品资料“4-软件资料Demolinux-rt-demosrt_input”案例源码拷贝至Ubuntu。进入案例源码目录，执行如下命令，编译案例生成可执行文件。

Host# make CC=aarch64-linux-gnu-gcc CXX=aarch64-linux-gnu-g++

 

图 53

 

关键代码

（1）创建实时任务，具体操作包括内存锁定、线程的堆栈内存设置、调度策略和优先级配置等。

 

图 54

 

（2）在线程中打开input设备节点并监听按键事件，同时触发LED电平的翻转。

 

图 55