RP2040'da RTOS'a Geçiş

RTOS'a geçiş: RP2040 üzerindeki deneyim

Martijn Braam

• Bilgisayar alanında çalışan Martijn Braam'ın yazısı
• Birden fazla mikrodenetleyici projesi yürütüyor
• Ağırlıklı olarak Raspberry Pi Pico kartını kullanıyor ve geliştirme deneyimini iyi buluyor

Proje özeti

• Video ekipmanlarını kontrol eden bir donanım denetleyicisi geliştirdi
• PTZ kamera ve video switching ekipmanını kontrol ediyor
• Mevcut denetleyicinin performansı yetersiz olduğu için yeni bir panel yapılması gerekti

Donanım tasarımı

• 9 RGB düğme, analog joystick ve ekran içeriyor
• RS-485 ve Ethernet iletişim modülleri kullanıyor
• Donanım üzerinde birden fazla revizyonun ardından işlevler tamamlandı

İlk yazılım

• pico-sdk kullanan bir cmake projesiyle başladı
• İkinci çekirdeği Wiznet modülüne ayırdı, birinci çekirdek ise kullanıcı arayüzü G/Ç işlemlerini yürütüyor
• Aynı anda birden fazla işi ele alma gereksinimiyle karmaşıklık arttı

FreeRTOS

• Birden fazla işi paralel yürütmek için FreeRTOS kullandı
• Birden fazla görev (Task) oluşturdu: düğmeler, LED, ağ, DHCP, mDNS, ATEM, VISCA
• FreeRTOS'un sorunları: printf kullanıldığında sistemin kilitlenmesi, donanım soyutlamasının yetersiz olması

Apache NuttX

• Unix sistemlerine benzer bir ortam sunuyor
• İlk kurulumdan sonra gerçek bir shell kullanılabiliyor
• menuconfig/Kconfig sistemi üzerinden donanım yapılandırılabiliyor
• i2c veri yolu yapılandırma sorunu nedeniyle temel işlevler çalışmıyor
• Dosya sistemi yolu ve shell'e ihtiyaç yok

Zephyr

• Proje yapılandırması için Python yardımcı araçları sunuyor
• 5GB'lık bir git deposunun indirilmesi gerekiyor
• Zephyr SDK kurulumu istiyor, mevcut ARM toolchain de kullanılabiliyor
• Raspberry Pi Pico desteği yetersiz, bu yüzden başka kartlar deneniyor
• Derleme hataları ve uyarılar çözüldükten sonra bile çalışmıyor

Sonuç

• FreeRTOS ile bazı uygulamaları başarıyla derledi
• printf için alternatif bir uygulama gerekiyor
• İstenen işlevleri gerçekleştirmek için FreeRTOS kullanmaya devam etmeyi deniyor

GN⁺ özeti

• Bu yazı, bir mikrodenetleyici projesinde RTOS'a geçiş sürecini ele alıyor
• FreeRTOS, Apache NuttX ve Zephyr'in artıları ve eksileri karşılaştırılıyor
• Sonuç olarak en uygun seçimin FreeRTOS olduğu belirtiliyor
• RTOS seçerken dikkate alınması gereken çeşitli unsurları anlamaya yardımcı oluyor
• Benzer işlevlere sahip projeler arasında FreeRTOS ve Zephyr bulunuyor

[GN⁺]

Hacker News yorumu

• Bu yazar RTOS'tan Arduino ortamıyla aynı şeyi bekliyor gibi görünüyor

  • Birçok Arduino, mbed veya freertos kullanıyor
  • Zephyr kullanımı kolay ve Pi Pico'yu da destekliyor

• RTOS için kısa özet:

  • FreeRTOS: çoğu SOC/cihazda destekleniyor, ancak sürücüler her SOC/cihaz için farklı
  • Zephyr: gerçek donanım soyutlamasını destekliyor ve çoğu SOC'yi destekliyor
  • NuttX: desteği zayıf, ama çalıştığında çok etkileyici

• Geleneksel UNIX tarzında tüm sisteme toolchain kurmak acı verici

  • Python'ı araç olarak kullanmak sürüm sorunlarına yol açıyor
  • Araçlar statik olarak linklenmiş binary'ler olmalı

• PlatformIO doğru yöne gidiyor

  • Toolchain, SDK, kütüphaneler ve proje yapılandırmasını yönetmesi gerekiyor
  • Build her yerde yeniden üretilebilir olmalı

• RP2040 projelerini Rust ve Embassy'ye geçiriyorum

  • Rust alışması zor ama tatmin edici

• Zephyr, Pi Pico'yu %100 destekliyor

  • Belgeleri kontrol etmemiş olması tuhaf

• ThreadX açık kaynak

  • ThreadX GitHub bağlantısı

• Hubris'i gerçek bir projede denemek isterdim

  • C ile daha çok acı çekiliyor ama Erlang/Elixir'e benziyor

• Bence microPython daha kolay bir yol

  • async/await tabanlı işbirlikçi çoklu görev iyi çalışıyor

• Basit bir green thread zamanlayıcısı yazdım

  • Gerçek süreç yönetimini desteklemiyor ama çeşitli sensörleri sorgulayıp sinyalleri işleyebiliyor

• FreeRTOS fiilen endüstri standardı

• Rust RTIC, rp2040'ı destekliyor ve çok hafif

  • RTIC bağlantısı