Ubuntu16.04 Xenomai3.x 系列移植笔记-----引导概要
第一部分 引导概要
目录
硬件支持
Xenomai实现实时内核原理
关键调研
1.单内核与双内核选择
2.是否需要非POSIX实时API
故障指南
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硬件支持
xenomai支持大量硬件，链接：https://gitlab.denx.de/Xenomai/xenomai/-/wikis/Supported_Hardware
该链接分为两大类：支持的CPU架构和已经停产的CPU架构，毫无疑问我们本次所要移植的是X86架构：
支持从带有TSC的i586 cpu开始的所有兼容x86的32/64位处理器类型。即当从CPU获得本地APIC时，可以实现较低的延迟。
拓展：linux中时钟分为3中：
- Real Time Clock （RTC）
位于CMOS中的，其频率范围是2HZ--8192HZ
2.Programable Interval Timer （PIT）
主要由8254时钟芯片实现的
3.Time Stamp Counter (TSC)
位于CPU里面的一个64位的TSC寄存器。每个CPU时钟周期其值加一
RTC是PC主板上的晶振及相关电路组成的时钟电路的生成脉冲，RTC经过8254电路的频产生一个频率较低一点的OS(系统)时钟TSC，系统时钟每一个cpu周期加一，每次系统时钟在系统初起时通过RTC初始化。8254本身工作也需要有自己的驱动时钟(PIT),可以参考一些单片机方面的书籍。
确保您在内核配置中选择的处理器类型实际上与您的CPU匹配。如果您在x86板上运行enomai时出现奇怪的延迟，请务必检查此链接即故障指南，即x86系统的xenomai编译menuconfig配置内容，该内容在第二部分有具体描述
https://gitlab.denx.de/Xenomai/xenomai/-/wikis/Configuring_For_X86_Based_Dual_Kernels
这里需要用特别提醒的是：很多人不在乎硬件条件，可能直接跳过该部分，我需要提醒大家，这一节最重要，直接决定你能不能移植Xenomai：官方推荐硬件
①CPU处理器：Intel/AMD Processor i5/i7，低端处理器就不要尝试了，就算移植成功了也是不稳定的。
②网卡型号：使用e1000e/e1000/r8169驱动类型的网卡，官方推荐
o Intel PRO/1000 GT
o Buffalo LGY-PCI-GT (8169S)
o Corega CG-LAPCIGT (8169S)
o D-Link DGE-528T (8169S)
o Gigabyte 7N400 Pro2 Integrated Gigabit Ethernet (8110S)
o LevelOne GNC-0105T (8169S)
o Linksys EG1032v3 (8169S)
o Netgear GA511 PC Card (8169)
o PLANEX COMMUNICATIONS Inc. GN-1200TC (8169S)
o Surecom EP-320G-TX1 (8169S)
o US Robotics USR997902 (8169S)
o Xterasys XN-152 10/100/1000 NIC (8169)
③如果你有其他需求如GPIO/CAN,推荐硬件建议先查看menuconfig选型中Xenomai/cobalt--->drivers--->xxxx是否支持
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Xenomai实现实时内核原理
有两种选择: Cobalt / Mercury
第一种通过为Linux补充一个与之并行运行的实时内核。这个名为Cobalt的小扩展内置在Linux内核中，可以处理所有对时间要求严格的活动，比如处理中断和调度实时线程。Cobalt核比linux Kernel具有更高的优先级。
在这种双内核（dual kernel）配置中，Xenomai的所有RTOS api都提供了与Cobalt内核的接口，只有这些APls被认为具有实时能力，包括Xenomai（别名libcobalt）实现的POSIX 1003.1c服务的子集。
拓展：Cobalt是对xenomai2架构的衍生补充
1.xenomai 3 双内核配置
该技术基于一个内核补丁，该补丁引入了一种机制，用于将所有关键事件转移到一个双内核扩展，并耦合到主机Linux内核。这个被称为中断管道(l-Pipe)的机制
第二种 通过依托本地Linux内核的实时功能，形成Mercury内核。通常，应用程序需要在目标内核中启用PREEMPT-RT扩展，以便交付实时服务。
补充：PREEMPT-RT补丁 此时linux kernel已经是一个实时内核了
在这个单一的内核配置中，Xenomai提供的所有非posix RTOS api都是通过本机线程库(最好是NPTL，但也支持用于遗留设置的linux threads)进行精确模拟的。
Xenomai 3支持单内核和双内核配置。已经停止维护的Xenomai 2架构只支持双内核配置。
总结：Xenomai 3.x，Xenomai RTOS模拟系统的架构，它能够无缝运行如一个双内核（基于I-pipe技术的Xenomai 2.x），或者完全在Linux内核之上（启用PREEMPT-RT）
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关键调研
1.单内核与双内核选择
假设您知道目标SoC和与实时保证相关的应用程序需求，您应该定义哪种单一或双内核配置最适合您的需要。以下提示可能会有所帮助:
1. 您的应用程序实际上有实时需求吗?它们有多严格?
如果要将应用程序从嵌入式RTOS迁移到基于Linux的平台？请考虑：
因为与传统的RTOS不同，Linux将嵌入式和实时特性视为正交问题。一些迁移的应用程序甚至可以只在常规内核和标准抢占(CONFIG PREEMPT)上模拟原始RTOS API。那么推荐单一内核配置的Xenomai 3。
对于严格的实时需求，您应该考虑目标SoC体系结构和Linux内核版本的硬实时支持的可用性。
这些双重内核的优点对您的情况是否至关重要?
o将钴钴共核移植到一个新的架构中是相当简单的。
o它与主流Linux内核的开发周期解耦，因此可以更自由地选择所需的(或必需的)内核版本
o它可以简化最坏情况的分析，并保持结果在主线Linux内核的更新周期有效。
o它可微调非实时部分的产量，而不会对实时工作造成负面影响。它不需要对常规的Linux系统进行任何调优，以保证实时作业的短延迟和有限延迟。
这些单个内核的优点是否对您的情况至关重要?
o实时应用程序无需更改就可以重用备用内核驱动程序(前提是它们不会因为不恰当的实现而造成延迟问题)。另一方面，驱动程序需要专门实现在双重内核配置上运行，即在内核内RTDM接口上运行
o编程模型可能比使用双内核配置更简单，因为内核被认为是在全局执行实时行为。也就是说，不管底层的实时技术如何，谨慎的应用程序设计和实现必须是一个通用规则，因为并非所有可用的服务都适合实时使用。
o所有用以监察系统运作的标准工具，均可即时报告系统的运作情况。另一方面，双内核系统必须专门为此目的调整这些工具。
2.是否需要将非POSIX实时API全部更换为POSIX实时内核
不建议，两者可能存在差异，一旦移植某些功能可能无法实现，
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故障指南
https://gitlab.denx.de/Xenomai/xenomai/-/wikis/Troubleshooting