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任课教师
刘少君
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基于2.6.24内核的RTAI实时Linux操作系统的构建
摘要
Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。
Linux操作系统的内核的名字也是“Linux”。
Linux操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最著名的例子。
本文主要是在虚拟机上安装的是Ubuntu16.04操作系统,在此操作系统的基础上编译Linux-2.6.24内核,构建自己的操作系统,最后将RTAI-3.8实时软件包装在Linux操作系统中,得到实时数据。
关键词:
Ubuntu,Linux,RTAI,实时系统,编译内核
第一章Ubuntu16.04操作系统的安装
作为linux的初学者,自己电脑上安装硬件版的Ubuntu风险太大,很多硬件配置都不太熟悉,对自己的电脑保护起到不利效果。
所以,本文中的操作系统是在虚拟机上进行安装的,虚拟机可以供初学者尝试之用,运行错误不必担心,让初学者可以迅速掌握基本操作方法。
虚拟机选择的是应用广泛的Vmware.
1.1文件下载
首先需要下载虚拟机Vmware和ubuntu16.04镜像文件,下载地址分别为:
1.2系统安装
安装的Vmware虚拟机如下图所示
下面将在Vmware虚拟机上安装ubuntu16.04系统
(1)点击创建新的虚拟机;
(2)选择自定义高级配置;
(3)选择ubuntu16.04系统镜像文件位置,确定。
(4)配置系统名称,用户名称和登录密码。
图2-2建立新分区
(5)对虚拟机系统设置进行配置。
这里对虚拟机配置时,选择内存为4G,这个可以根据自己电脑的内存大小来自行配置;
选择的磁盘空间为40G,因为这里我进行只是进行内核的编译,不需要太大的磁盘空间。
(6)对虚拟机系统网络设置进行配置:
(7)虚拟机配置完成结果如下;
(8)安装ubuntu16.04系统;
开始安装,大概需要半个多小时到一个小时左右的时间。
安装完毕后,输入用户名和密码就可以进入ubuntu16.04系统了。
系统界面如下。
运行uname–a,得到系统的版本型号如下图所示。
显示的内核版本为4.4.0-21-generic。
第二章内核编译
2.1编译过程
第一步:
有四个工具是我们编译过程需要用到的的,安装代码如下:
sudoapt-getinstall
sudoapt-getbuild-essential
sudoapt-getkernel-package
sudoapt-getlibncurses5-devlibqt3-headers。
安装前先执行:
sudoapt-getupdate进行更新,然后再安装四个工具。
第二步:
下载RTAI3.8实时包并解压
下载RTAI3.8,地址为:
对源码进行解压,代码如下:
cd/usr/src进入/usr/src目录进行操作
cp~/rtai-3.8.tar.bz2/usr/src复制实时包
tar-jxfrtai-3.8.tar.bz2解压rtai实时包
解压结果如下图所示:
第三步:
下载linux2.6.32内核并解压
下载linux2.6.32内核,地址为:
(linux2.6.32)
cp~/linux-2.6.32.tar.bz2/usr/src将要编译的内核复制到当前目录下
tar-jxflinux-2.6.32.2.tar.bz2解压内核
第四步:
内核打上实时软件包补丁
代码如下:
cdlinux-2.6.32进入内核根目录
Stuopatch-p1-b<
/usr/src/rtai/base/arch/x86/patches/hal-linux-2.6.32.2-x86-2.5-00.patch配置补丁
打补丁结果如下:
第五步:
配置Linux内核参数
代码:
makemrproper清除目录下所有配置文件(首次编译的话可以不执行)
makexconfig用xconfig对内核进行配置
若提示错误,则可能是没有安装必要的工具,先执行以下代码:
aptitudeinstalllibqt3-headerslibqt3-mt-devlibqt3-compat-headers
libqt3-mt
再输入makexconfig,出现如下图所示页面:
图2-1配置界面
2.2配置和安装模块
sudomakemodules
sudomakemodules_install
配置和安装如下图:
图2-2模块配置图
图2-3模块安装图
2.3编译和安装内核
make-kpkgclean执行clean
make-kpkg--initrdkernel_imagekernel_headers编译头文件和镜像文件
图2-4内核编译过程中
图2-5内核编译完成截图
2.4安装相应的镜像文件和头文件
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,然后安装这两个文件。
cd/usr/src进入目录
dpkg–i+头文件名安装头文件
dpkg–i+镜像文件名安装镜像文件
安装完成后,boot目录如下图所示。
重启系统。
选择进入刚刚编译的新内核,新内核安装完毕。
图2-6安装新内核后
第三章安装RTAI-3.8实时包
3.1配置和安装
安装的代码如下:
cd/usr/src/rtai-3.8进入实时包文件
makexconfig配置RTAI
弹出配置RTAI图形界面,改linux内核目录为:
Linux/source/linux-2.6.32,保存退出。
RTAI配置界面如图3-1所示。
图3-1RTAI配置界面
再运行代码makeinstall,运行后重启。
3.2实时性测试
输入代码:
cd/usr/realtime/testsuite/kern/latency进入测试文件夹
./run运行实时包
然后按组合键ctrl+c,终止测试,截图如图3-2所示。
图3-2实时性测试
第四章出现的问题与解决
1、内核配置和编译:
第一次编译:
在网上查看一些资料后,下载最新的内核2.6.32.2根据自己的判断,在配置中删除很多不相干的选项,其中把文件系统Ext4类型文件系统去掉。
因为Ubuntu系统已经安装了一段时间,误以为还是属于Ext3类型文件系统。
没有打实时包补丁,然后在Ubuntu环境下编译,并安装。
在最后更新开机列表时,网上找的资料都说在/boot/grub/menu.lst文件中添加新编译的内核,可是,在Ubuntu系统下根本不存在这个文件,后来才找到是grub.cfg文件,但此文件是只读文件,是由grub-mkconfig命令所产生的。
在产生列表之前先用update-grub命令更新列表。
但最终还是因为找不到合适的文件系统而无法启动。
(Error:
cannotfindtheExt4fs!
)。
第二次编译:
由于编译新内核后,不会自动删除原来的内核。
因此仍然通过原来的内核系统登录,将原来内核配置的基础上,选Ext4文件系统,并重新编译。
最终成功启动,并正常使用。
第五章心得体会
经过一个学期的学习,从完全不知道嵌入式是什么东西,到了解明白嵌入式究竟是什么,有什么作用,但也仅仅是处于了解状态,毕竟从前大学期间专业是电气工程及其自动化,从未接触过嵌入式这一块,完全是个编程小白,另外由于在职学习,平时工作生活学习难以兼顾,课后并不能好好深入学习嵌入式,只能停留在一个很初级的层次。
所谓实践出真知,老师布置的课程设计,让我这个小白真正动起手来,通过整个安装过程也对linux系统的基本结构有了初步的了解,也学到了不少东西。
由于知识水平有限和时间关系,本次的linux实时系统构建过于疏漏,不足之处,万望老师多多指点,以后的工作闲余之间,必将继续加深对嵌入式系统知识的学习,然后,通过这次课程设计,对于课程论文的书写格式和排版要求有了一定认识,相信这将对后面撰写毕业论文大有好处。
最后,感谢老师这一学期的辛苦劳动和付出,谢谢您!
参考资料
[1]毕伟宏,Linux内核与内核编译[J].福建电脑,2007,2:
4,16
[2]孙昌霞,郭玉峰,嵌入式Linux内核的编译与移植[J].计算机技术与自动化,2008,10:
30-31
[3]冉朝霞,利用实时应用程序接口RTAI增强Linux内核实时性[J].网络安全,2009,4:
22-24
[4]刘金鹏等,linux入门很简单清华大学出版社2008年.
[5]张巍,李俊.基于RTAI的实时Linux系统构筑及其嵌入式程序移植[J].计算机科学.2007
[6]须文波,张星烨,欧爱辉.基于RTAI-Linux的实时操作系统的分析和研究[J].现代计算机.2003
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