Ethercat解析（三）之Ubuntu添加Xenomai实时内核补丁

前言：给Ubuntu添加Xenomai实时补丁是为了使igh ethercat 1.5.2主站获得更好的响应及实时性，虽然在这期间也遇到一些问题，但由于一些大佬以及相关文档的帮助下，整体还是没有遇到太大的问题，为此，我将自己的心得整理出来。

一、准备工作及系统环境

系统环境及内核版本：32位Ubuntu14.04.5、4.4.0
添加实时补丁的内核版本：3.14.44
实时补丁Xenomai版本：xenomai-2.6.5

二、软件及系统获取

(1) 获取Ubuntu14.04.5系统
下载网址：http://mirrors.163.com/ubuntu-releases/14.04/ubuntu-14.04.5-desktop-i386.iso

(2) 获取3.14.44版本的内核
下载网址：https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.14.44.tar.xz

(3) 获取实时补丁Xenomai
下载网址：http://git.xenomai.org/xenomai-2.6.git/

####三、操作步骤
(1) 配置并安装Xenomai实时补丁源码
① 解压xenomai-2.6.5.tar.bz2

tar -vxf xenomai-2.6.5.tar.bz2

② 进入xenomai源码

cd xenomai-2.6.5

③ 安装xenomai所需的软件依赖环境

sudo apt-get install devscripts devscripts debhelper dh-kpatches findutils autotools-dev autoconf automake libtool

④ 配置xenomai

–prefix xenomai的安装目录默认的是/usr/xenomai
–enable-debug 使能调试符号-g默认的是不使能
-enable-smp 使能xenomai库对SMP的支持，假如客户端的应用运行在支持SMP的内核上一定要使能。
–with-atomic-ops= 这个是个选择使用何种方式进行原子访问操作：假如–with-atomic-ops=builtins 则选择使用GCC的嵌入的部件，比如 _sync*()等函数；假如–with-atomic-ops=ad-hoc则选择使用xenomai方式实现。假如用户没有指定的话，编译的时候除非GCC是过时的，否则默认选择–with-atomic-ops=builtins
–enable-x86-sep 使能x86sep指令
–enable-x86-tsc 使能x86的tsc
–enable-arm-tsc 使能arm 的tsc,为了提高时钟精确度，一般选择使能
–enable-arm-quirks 使能一些arm片上系统特殊特性，目前支持sa1100和xscale3。

以上为所有可选的配置，我目前所使用的配置如下，其他的没进行测试。

./configure  --enable-x86-sep

⑤ 编译和安装

make
make install

(2) 修改3.14.44内核及打实时补丁
① 安装编译内核所需要的依赖文件

sudo apt-get install kernel-package libncurses-dev fakeroot zlib1g-dev

② 解压3.14.44内核源码包

xz -d linux-3.14.44.tar.xz
tar -vxf linux-3.14.44.tar

③ 进入内核目录

cd linux-3.14.44/

④ 给3.14.44内核打实时补丁

../xenomai-2.6.5/scripts/prepare-kernel.sh  --arch=amd64 --linux=. --adeos=../xenomai-2.6.5/ksrc/arch/x86/patches/ipipe-core-3.14.44-x86-12.patch

⑤ 将原先内核的配置拷贝到当前目录下并适当的修改

cp /boot/config-$(uname -r)  ./
sudo vim config-$(uname -r) 后将 CONFIG_CC_STACKPROTECTOR=y、CONFIG_CC_STACKPROTECTOR=y、CONFIG_CC_STACKPROTECTOR_REGULAR=y注释掉

⑥ 配置内核选项

make menuconfig

以下为我用的配置选项

* General setup--> Local version - append to kernel release: -xenomai-2.6.5--> Timers subsystem--> High Resolution Timer Support (Verify you have HRT ON)
* Real-time sub-system--> Xenomai (Enable)--> Nucleus (Enable)
* Power management and ACPI options--> Run-time PM core functionality (Disable)--> ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) Support--> Processor (Disable)--> CPU Frequency scaling--> CPU Frequency scaling (Disable)--> CPU idle--> CPU idle PM support (Disable)
* Pocessor type and features--> Processor family--> Core 2/newer Xeon (if \"cat /proc/cpuinfo | grep family\" 返回值 6, 选择 Generic otherwise)--> SMT (Hyperthreading) scheduler support (Disable)--> Preemption Model--> Voluntary Kernel Preemption (Desktop)* Device Driver-->GPIO Support--> Intel EG20T PCH/LAPIS Semiconductor***(Disable)-->USB Support--> USB Gadget Support (Disable)-->stagging drivers--> Data Aquisation Support(comedi) (Disable)

⑦ 编译内核，大概需要2小时的时间

CONCURRENCY_LEVEL=$(nproc) make-kpkg --rootcmd fakeroot --initrd kernel_image kernel_headers

⑧ 安装内核

cd ..
sudo dpkg -i linux-*.deb

(3) 配置GRUB内核引导
① 修改和添加grub配置

sudo vim /etc/default/grub 后 更改grub配置如下：
GRUB_DEFAULT=saved
GRUB_SAVEDEFAULT=true
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash i915.i915_enable_rc6=0 i915.powersave=0 noapic xeno_nucleus.xenomai_gid=1234 xenomai.allowed_group=1234"

② 更新grub配置

sudo update-grub

③ 重启

sudo reboot

备注：重启时选择带有实时内核补丁的内核进行启动Ubuntu系统，启动后可使用命令uname -r，即可看到Ubuntu已经加载了带有实时内核补丁的内核。

参考文章：https://github.com/ART-robot/ethercat_install#xenomai
参考文章：https://blog.csdn.net/allforyouz/article/details/78713453