Úpravy generátoru Matlab/Simulink pro Raspberry Pi k docílení minimálních latencí odezev

Abstract

Tato práce popisuje analýzu RT vlastností jednodeskového počítače Raspberry Pi v přístupu ke sběrnici CAN. Řídicí aplikace je vytvořena v prostředí založeném na podpoře nástrojů rychlého návrhu Matlab/Simulink. Jsou prezentovány výsledky testů provedených s různou softwarovou konfigurací - různými jádry systému Linux (RT vs. non-RT), různými ERT soubory (Mathworks vs. ert-linux) a různými metodami časování v nich použitých. Zpoždění generovaných zpráv při testech na neupraveném systému nabíralo zpoždění více než 1 milisekunda na nezatíženém a více než 8 milesekund na zatíženém systému. Zpoždění se výrazně nezlepšila ani po aplikaci dostupných RT vylepšení. Závěrem nemůžeme doporučit využití Raspberry Pi s PiCAN modulem pro žádné použití v RT prostředí a to ani po aplikaci RT vylepšení. Po aplikaci RT vylepšení je pak možné tuto sestavu provozovat bez další zátěže pro generování zpráv až do frekvence 100Hz a to pouze v non-RT prostředí. Jako náhradu doporučujeme jiný jednodeskový počítač s GNU / Linux a integrovaným rozhraním CAN. Jako součást této práce byla testována deska SoC Zynq, u níž latence CAN při vysokém zatížení nepřekročily 120 mikrosekund.

The thesis provides analysis of real-time properties of Raspberry Pi single board computer with CAN bus in control applications which are designed in a rapid prototyping environment based on Matlab/Simulink target support. It presents tests that have been performed in various software configurations - various Linux kernels (RT vs non-RT), various ERT files (Mathworks vs. ert-linux) and various timing methods within them. During the tests, it was found that without the use of RT kernel and other patches, CAN latency can often exceed one millisecond. On a high-loaded system, the latencies are easy to move beyond 8 milliseconds. Maximum latencies are not significantly reduced by applying available enhancements. As a result, we do not recommend the use of Raspbery Pi the PiCAN module with or without RT enhancements in RT applications at all. It can be used without any other load and after application of patches at a frequency of less than 100 Hz in a non-RT applications. As a replacement, we recommend another single-computer with GNU/Linux and integrated CAN interface. As part of this work, a SoC Zynq board was tested for which the CAN latencies of the high-loaded system did not exceed 120 microseconds