OSC Tokyo 2012 Fall 特殊なフォントを使っていたため、PDFに差し替えました。

1. RasPiでRT-Linux
Raspberry PiでRT-Linux
@azarashi55

2. 0. 今日の内容
 自己紹介
 Raspberry Pi（RasPi）について
 RTLinuxに挑戦したきっかけ
 RasPiでRTLinuxカーネル動作
 まとめ

3. 1. 自己紹介
 GVC開発（現在三名体制）の一人
 本業はとある中小企業のシステム
管理者（と言う名の何でも屋）
 GVC開発は趣味(ｷﾘｯ

4. 2.Raspberry Pi
 名刺サイズのシングルボードコンピュータ
($35)

5. 2-1. 別角度から見てみる
 気になる端子群がありますね～

6. 3. Raspberry Piについて
 コンピュータ科学教育を促進するため
に開発された
 CPUプロセッサコアとして
BCM2835(ARM1176JZF-S 700 MHz
＋GPU)
 メインメモリーは256MB
 OSはLinux(Raspbian,Fedoraなど)
 入出力端子が豊富(GPIOポートなど)

7. 4. 入出力端子について
 電源端子はmicroUSB
→電源スイッチはありません
 HDMI端子がありフルHDでの出力が可能
→と言いつつCUI環境でしか使っていなかっ
たり・・・
 GPIO(General Purpose Input/Output)
→CPU直結、3.3Vでの入力(Arduinoと一部
異なるので注意)

8. 5. RasPiでRTLinuxのきっかけ
 Arduinoの赤外線リモコン受信スケッチ
をRas Piに移植しようと思った
 すでにwiringPiというライブラリーがリ
リースされていた
→これを使えば簡単に移植できる！
 で、移植してみました（いろいろ込み
で実質数時間）

9. 5-1-1. RasPiでRTLinuxのきっかけ
 移植方法を簡単に大雑把に説明します
Arduinoでのスケッチはこんな感じ
void setup(){
// セットアップ処理（ピンのアサインなどいろいろ）
}
void loop(){
// 実際の処理
}

10. 5-1-2. RasPiでRTLinuxのきっかけ
 wiringPiを使ったC,C++でのコーディング
#include <wiringPi.h> ←wiringPiを使う
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* プロトタイプ宣言 */
void loop(void);
int main()
{
int wiringPiSetup();
loop();
exit(0);
}
void loop(){
}

11. 5-2. Ras PiでRTLinuxのきっか
け
 移植自体は問題なし、コンパイルもOK
→やっほーい！ということで実行
 撃沈
→うまくデコードできない
 原因
→100μs単位でのデータ取得部分に問題
があり、赤外線受信データを取りこぼ
していた

12. 5-3. RasPiでRTLinuxのきっかけ
 wiringPiのソースを見てみると
→delayMicroseconds()関数を
nanosleep()で実装していた
→nanosleep()は名前に偽りありで、実
際にタイマー割り込みは10ms単位でし
かこない
 つまり
→100μs単位でのデータ取得は到底無理

13. 6. RasPiでRTLinuxに挑戦
RTLinuxの実装にはいくつか種類があ
る
→Xenomai,RTAI,Real-Time Linuxパッ
チなど
一番無難そうなReal-Time Linuxパッチ
で挑戦

14. 7. RasPiでRTLinux
 Linux kernel ソース（rpi-3.2.27）の
取得
https://github.com/raspberrypi/linux
 Real Time Linuxパッチの取得
http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/pr
ojects/rt/3.2/older/patch-3.2.27-
rt40.patch.bz2

15. 7-1. RasPiでRTLinux
 Real Time Linuxパッチを当てる
 母艦のクロスコンパイル環境でコンパ
イル
→RasPi上でコンパイルすると５，６時間
かかる
 RasPiに転送、カーネル入れ替え、カー
ネルモジュールインストール

16. 8. RasPiでRTLinux
 できあがったカーネルはこんな感じ
$ uname -a
Linux raspberrypi 3.2.27-rt40 #1 PREEMPT RT Thu
Aug 23 23:55:37 JST 2012 armv6l GNU/Linux
 早速テスト（裏でstressというソフトで負荷をかけてま
す）
$ sudo ./cyclictest -t1 -p 80 -n -i 10000 -l 10000
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 0.83 0.89 0.59 1/132 1746
T: 0 ( 1746) P:80 I:10000 C: 10000 Min: 27 Act:
40 Avg: 42 Max: 66

17. 8-1. Ras PiでRTLinux
 テスト結果を見て・・・
policy: fifo: loadavg: 0.83 0.89 0.59 1/132 1746
T: 0 ( 1746) P:80 I:10000 C: 10000 Min: 27 Act: 40
Avg: 42 Max: 66
→おおっ６６ns!と思ったら勘違いで66μsでした
 ちなみに、標準のカーネルだと２桁ぐ
らい違う
policy: fifo: loadavg: 0.21 0.30 0.14 2/122 1566
T: 0 ( 1566) P:80 I:10000 C: 10000 Min: 28 Act: 46
Avg: 49 Max: 4143

18. 9. まとめ
 wiringPi+RT-Linuxである程度ま
ではArduinoのソフトウェア資産を
流用できる目処が付いた
→例えば、Arduinoと異なりアナロ
グ入力ができないので、この部分
は別回路でA/D変換が必要
 きっかけであった赤外線受信につ
いても目処が立った

19. RasPiでRT-Linux
終わり
ありがとうございました
@azarashi55