制御プログラムの作成の履歴(No.2)

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- 1 (2008-06-06 (金) 18:06:42)
- 2 (2008-06-06 (金) 20:16:18)
- 3 (2008-06-09 (月) 09:42:27)

サンプルプログラム(showroom)のインストール本来，CVS を使ってコマンドラインで
```
# cvs -d:pserver:anonymous@cvs.gna.org:/cvs/rtai co showroom
```
としてインストールするが，proxy サーバ経由では CVS が使えないようだ．
そこで，スナップショット http://cvs.gna.org/daily/rtai-snapshot.tar.gz を持ってくる．
1. /usr/src に rtai-snapshot.tar.gz を展開．

# tar zxvf rtai-snapshot.tar.gz

shared memory のサンプルプログラムを編集する(そのままコンパイル・実行するとハングアップするので注意):

# cd rtai/showroom/v3.x/kern/shm

モジュール(カーネル空間のプログラム) shm.c: 編集前 → 編集後
アプリケーション(ユーザ空間のプログラム) display.c: 編集前 → 編集後

コンパイル・実行(事前に .cshrc 等で PATH に /usr/realtime/bin を追加しておく)

# make
gcc -I. -I/usr/realtime/include -O2 -I/usr/src/linux/include -Wall -Wstrict-prototypes -pipe -o display display.c
make -C /usr/src/linux CC=gcc SUBDIRS=$PWD V= modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-2.6.20.21'
  CC [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm.o
  LD [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
WARNING: vmlinux - Section mismatch: reference to .init.data:boot_params from .text between '_text' (at offset 0xc1000029) and 'checkCPUtype'
(略)
WARNING: "rt_busy_sleep" [/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.ko] undefined!
WARNING: "rt_get_time" [/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.ko] undefined!
WARNING: "nano2count" [/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.ko] undefined!
  CC      /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.mod.o
  LD [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/shm/shm_rt.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.6.20.21'

undefined! とたくさん出るのは無視

# ../ldmod
# insmod shm_rt.ko
# ./display
(数字が変化する様子が表示される)
(ctrl-C で止める)
# rmmod shm_rt
# ../remod
ERROR: Module rtai_lxrt does not exist in /proc/modules
ERROR: Module rtai_smp does not exist in /proc/modules
ERROR: Module rtai_mup does not exist in /proc/modules
ERROR: Module rtai_up does not exist in /proc/modules
ERROR: Module rtai_hal is in use by rtai_sched
何故かエラー．

# lsmod
Module                  Size  Used by
rtai_sched             80424  0
rtai_hal               32340  1 rtai_sched
(略)

手動で外す:
# rmmod rtai_sched
# rmmod rtai_hal

実験用プログラム period の作成
shm をベースにして，実行周期を記録するプログラム(period*)を作る．

# cd /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern
# cp -a shm period (とりあえずコピーしてから編集する)
# cd period
# mv display.c period_app.c
# mv shm.c period_module.c

Makefile, GNUmakefile 中，shm → period_module，display → period_app に修正
作業後のディレクトリ /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/ 実行例:

# make
gcc -I. -I/usr/realtime/include -O2 -I/usr/src/linux/include -Wall -Wstrict-prototypes -pipe -o period_app period_app.c
make -C /usr/src/linux CC=gcc SUBDIRS=$PWD V= modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-2.6.20.21'
  CC [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module.o
/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module.c: In function ‘fun’:
/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module.c:27: 警告: ‘t0’ may be used uninitialized in this function
/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module.c:26: 警告: ‘s_time’ may be used uninitialized in this function
  LD [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
WARNING: vmlinux - Section mismatch: reference to .init.data:boot_params from .text between '_text' (at offset 0xc1000029) and 'checkCPUtype'
WARNING: vmlinux - Section mismatch: reference to .init.data:boot_params from .text between '_text' (at offset 0xc1000037) and 'checkCPUtype'
(略)
[/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.ko] undefined!
WARNING: "rt_get_time" [/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.ko] undefined!
WARNING: "nano2count" [/usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.ko] undefined!
  CC      /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.mod.o
  LD [M]  /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period/period_module_rt.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-2.6.20.21'

# ../ldmod
# insmod period_module_rt.ko
# ./period_app > foo.dat
# rmmod period_module_rt
# ../remod
# rmmod rtai_sched
# rmmod rtai_hal

↓foo.datをグラフ表示したところ &ref(/:RTAI/period/foo.png)

時間が経過するに従いジッタが生じている．余分なモジュールを削除する等して，要改善．

矩形波を出力するプログラム period_da* (period* に D/A 出力を追加したもの)
- モジュールのプログラム period_module.c に D/A 出力を追加したものを period_da_module.c とする．後は上記と同じ．
  - D/A 出力を追加するために，adc.c, adc.h を追加する．使用している D/A, A/D ボードは CONTEC のもの．
  - Makefile に，adc.o をリンクするように記述
  - adc.h にはボードの I/O ベースアドレスを記載する．調査方法は以下の通り:
```
# lspci -v
(略)
03:01.0 Multimedia controller: Contec Co., Ltd Unknown device 8183
        Subsystem: Contec Co., Ltd Unknown device 8183
        Flags: medium devsel, IRQ 10
        I/O ports at ece0 [size=32]

03:02.0 Multimedia controller: Contec Co., Ltd Unknown device 8153
        Subsystem: Contec Co., Ltd Unknown device 8153
        Flags: medium devsel, IRQ 6
        I/O ports at ecc0 [size=32] 
```
    id=8183 は D/A12-4(PCI), id=8153 は AD12-16(PCI).
    上記の場合，I/Oポートアドレスはそれぞれ 0xece0 と 0xecc0 の二つ．作業後のディレクトリ: /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/period_da/ 実行方法は上記 period* の場合と同様．
    実行時，D/A 変換ボードの出力 0ch をオシロで見ると， 50μsec で 0[V] と 1[V] が切り替わる矩形波が観測できる．
周波数応答実験用プログラム freqresp
- 作業後のディレクトリ: /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/freqresp/
- sin 等数学関数を使っていて，libm を static リンクする必要があるため， /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/fp/ を参考にして GNUmakefile, Makefile を編集した．
- FFTを計算するライブラリを /usr/local/lib/librealfft.a, libfft.a に用意実行方法:
```
# cd /usr/src/rtai/showroom/v3.x/kern/freqresp
# mkdir data
# make clean
# make
# ../ldmod
# /sbin/insmod freqresp_module_rt.ko
# ./freqresp_app
(略)
1905.460718[Hz] 0.000077 -46.710920[deg] 0.000014 -43.897886[deg]
sampling_period=0.00017095, resolution=3, recording_samples=2499, canceling_samples=2924
```
  Starting real time task ... done. done.ng for record ... 1949.844600[Hz] 0.000202 -140.362597[deg] 0.000045 -218.565118[deg] sampling_period=0.00016706, resolution=3, recording_samples=2499, canceling_samples=2992 Starting real time task ... done. done.ng for record ... 1995.262315[Hz] 0.000154 -72.083142[deg] 0.000026 -104.920862[deg]
  # rmmod _freqresp_module_rt
  
  # ../remod ERROR: Module rtai_mq does not exist in /proc/modules ERROR: Module rtai_lxrt does not exist in /proc/modules ERROR: Module rtai_smp does not exist in /proc/modules ERROR: Module rtai_mup does not exist in /proc/modules ERROR: Module rtai_up does not exist in /proc/modules (insmod していない module を rmmod しようとしてエラーになってるだけなので問題なし)
```
# rmmod rtai_sched
# rmmod rtai_hal
```

編集例(RTLinux版とRTAI版の比較):

	RTLinux 版	RTAI版

period(実行周期を記録する) period.h period.h

	period_module.c	period_module.c
	period_app.c	period_app.c

period_da(DAボードから矩形波を出力する) period.h(同上) period.h(同上)

	period_da_module.c	period_da_module.c
	period_app.c(同上)	period_app.c(同上)
	adc.h	adc.h
	adc.c	adc.c

freqresp(周波数応答実験) freqresp.h freqresp.h

	freqresp_module.c	freqresp_module.c
	freqresp_app.c	freqresp_app.c

# プログラム作成の参考資料:

   * RTAI3.4 User Manual rev 0.3
   * RTAI API Documentation

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