Linux+RTAI实时内核编译

如今Linux系统正被广泛用于各种嵌入式实时系统中，但由于Linux系统本身不支持硬实时扩展，故限制了其发展。由于Linux + RTAI的双内核方式构成的实时系统方案具有良好性能，本文将简述如何构建这样一个Linux + RTAI的实时系统。

一、准备工作

首先选择一款RTAI的版本，我们这里以RTAI-3.7为例，从官网【www.rtai.org】下载该RTAI压缩包。进入RTAI-3.7的/rtai-3.7/base/arch/i386/patches，查看此版本RTAI支持的内核版本。我们这里选择Linux-2.6.20.21，于是从官网【www.kernel.org】下载该Linux内核压缩包。

登录已安装好的Ubuntu系统，切换到超级用户权限（或直接用超级用户登录）。将前面下载好的Linux内核以及RTAI压缩包复制到/usr/src目录中。

进入/usr/src目录，解压文件。

# tar –jxvf linux-2.6.20.21.tar.bz2

# tar –jxvf rtai-3.7.tar.bz2

解压完成后在/usr/src目录下出现两个文件夹linux-2.6.20.21和rtai-3.7。

注意，如果你想在新安装的Ubuntu系统上进行Linux内核编译与RTAI安装，请连接网络并进行以下操作：

# apt-get update

# apt-get install build-essential

# apt-get install kernel-package

# apt-get install gcc

# apt-get install libncurses5

# apt-get install libncurses5-dev

# apt-get install libqt3-mt-dev

 

二、打上RTAI补丁

进入Linux源码目录，接下来给内核打上相应的RTAI补丁（首先确保你的Ubuntu系统上已安装patch工具）。

# cd linux-2.6.20.21

# patch –p1 –b < /usr/src/rtai-3.7/base/arch/i386/patches/hal-linux-2.6.20.21-i386-1.12-03.patch

 

三、配置Linux内核

先执行以下命令，用以清除目录下所有配置文件和以前生成内核时所产生的中间文件。

# make mrproper

在Ubuntu下有多种配置菜单的方式，推荐使用图形化的配置菜单。

# make menuconfig

（方便起见，可以将/usr/src/linux-headers-`uname -r`/.config拷贝到本目录下。）

下面介绍配置菜单中需要修改的一些选项：

（1）      General setup àLocal version – append to kernel release = -rtai-3.7

（2）      General setup àCreate deprecated sysfs files (NEW) = no

（3）      Enable loadable module support àModule versioning support = no

说明：不同的内核在使用同一模块时区别于它原有的模块，此处不选。

（4）      Enable loadable module support àModule unloading

说明：这个选项可以卸载不再使用的模块，如果不选将不能卸载任何模块。

（5）      Processor type and features àSymmetric multi – processing support（对称多处理器支持）= no

说明：如果有多个CPU或者使用的是多核CPU就选上，此时“EnhancedReal Time Clock Support”选项必须开启，“Advanced Power Management”选项必须关闭。

（6）      Processor type and features àInterrupt pipeline = yes

（7）      Processor type and features àSubarchitecture Type（子类型架构）= PC – compatible（标准的PC或兼容机）

（8）      Processor type and features àProcessor family（处理器系列）= core2 / newer xeon（根据实际CPU选择，例如酷睿双核）

（9）      Processor type and features àGeneric x86 support（通用x86支持）= no（若CPU能在上述“Processor family”中找到，则可不选）

（10）  Processor type and features àMulti – core scheduler support（针对多核CPU进行调度策略优化）=yes

（11）  Processor type and features àPreemption Model（内核抢占模式）àPreemptible Kernel (Low – Latency Desktop)（适用运行实时程序的主动内核抢占）= yes

（12）  Power management options (ACPI,APM) àPower Management support（电源管理选项）= no

说明：电源管理有APM和ACPI两种标准且不能同时使用，即使关闭该选项，X86上运行的Linux也会在空闲时发出HLT指令将CPU进入睡眠状态。

（13）  Power management options (ACPI,APM) àCPU Frequency scaling（CPU变频控制）àCPU Frequency scaling Power management options = no

说明：CPU变频控制允许在运行中改变CPU主频，达到省电和降温的目的，但是这个驱动不会自动改变CPU的时钟速度，选择no。

 

四、编译及安装Linux内核

# make-kpkg clean

# make-kpkg –initrd kernel_image kernel_headers

当编译结束后，会在/usr/src目录下生成两个文件，分别是镜像文件和头文件。进入目录，安装镜像文件和头文件。

# dpkg –I linux-headers-2.6.20.21-rtai-3.7_2.6.20.21-rtai-3.7-10.00.Custom_i386.deb

# dpkg –Ilinux-image-2.6.20.21-rtai-3.7_2.6.20.21-rtai-3.7-10.00.Custom_i386.deb

安装后将得到三个非常重要的文件，分别是System.map，config和vmlinuz，可在/boot/目录下找到。接着重启系统，进入新配置的内核环境。

# shutdown –r now

 

五、编译及安装RTAI

进入RTAI源码目录，进行简单的配置后即可编译和安装。

# cd /usr/src/rtai-3.7

# make menuconfig

General àLinux source trr = /usr/src/linux-2.6.20.21（也可直接创建软链接 #ln –s linux-2.6.20.21 linux）

Machine(x86) àNumber of CPUs (SMP - only) = 2（CPU核数）

# make

# make install

 

六、测试

# cd /usr/realtime/testsuite/kern/latency

# ./run