Passage à un RTOS sur le RP2040

Passage à un RTOS : retour d’expérience sur le RP2040

Martijn Braam

• Article de Martijn Braam, qui travaille sur des projets liés à l’informatique
• Mène plusieurs projets autour des microcontrôleurs
• Utilise principalement des cartes Raspberry Pi Pico, avec une bonne expérience de développement

Vue d’ensemble du projet

• Création d’un contrôleur matériel pour piloter des équipements vidéo
• Contrôle de caméras PTZ et d’équipements de commutation vidéo
• Les performances du contrôleur existant étant insuffisantes, il fallait concevoir un nouveau panneau

Conception matérielle

• Comprend 9 boutons RGB, un joystick analogique et un écran
• Utilise des modules de communication RS-485 et Ethernet
• Les fonctionnalités ont été mises en œuvre après plusieurs révisions matérielles

Logiciel initial

• Démarrage avec un projet cmake utilisant pico-sdk
• Le deuxième cœur est affecté au module Wiznet, tandis que le premier gère les E/S de l’interface utilisateur
• La complexité augmente avec la nécessité de traiter plusieurs tâches simultanément

FreeRTOS

• Utilisation de FreeRTOS pour exécuter plusieurs tâches en parallèle
• Création de plusieurs tâches (tasks) : boutons, LED, réseau, DHCP, mDNS, ATEM, VISCA
• Problèmes rencontrés avec FreeRTOS : le système se bloque lors de l’utilisation de printf, manque d’abstraction matérielle

Apache NuttX

• Fournit un environnement proche d’un système Unix
• Après la configuration initiale, un vrai shell peut être utilisé
• Configuration matérielle possible via le système menuconfig/Kconfig
• Les fonctions de base ne marchaient pas à cause d’un problème de configuration du bus i2c
• Les chemins du système de fichiers et le shell ne sont pas nécessaires

Zephyr

• Fournit des utilitaires Python pour la configuration du projet
• Nécessite le téléchargement d’un dépôt git de 5 Go
• Exige l’installation du SDK Zephyr, mais il est possible d’utiliser une toolchain ARM existante
• Prise en charge insuffisante du Raspberry Pi Pico, tentative d’utilisation d’autres cartes
• Ne fonctionne toujours pas, même après la résolution d’erreurs et d’avertissements de build

Conclusion

• Certaines applications ont pu être compilées avec FreeRTOS
• Une implémentation de remplacement pour printf est nécessaire
• L’auteur va continuer à utiliser FreeRTOS pour essayer d’obtenir les fonctionnalités souhaitées

Résumé de GN⁺

• Cet article traite du passage à un RTOS dans un projet de microcontrôleur
• Compare les avantages et inconvénients de FreeRTOS, Apache NuttX et Zephyr
• Conclut que FreeRTOS est le choix le plus adapté
• Aide à comprendre les différents éléments à prendre en compte dans le choix d’un RTOS
• Parmi les projets aux fonctionnalités similaires figurent FreeRTOS et Zephyr

[GN⁺]

Avis Hacker News

• Cet auteur semble s’attendre à ce qu’un RTOS fonctionne comme dans l’environnement Arduino

  • Beaucoup de cartes Arduino utilisent mbed ou freertos
  • Zephyr est facile à utiliser et prend aussi en charge le Pi Pico

• Résumé rapide des RTOS :

  • FreeRTOS : pris en charge sur la plupart des SoC/appareils, mais les pilotes diffèrent selon chaque SoC/appareil
  • Zephyr : prend en charge une véritable abstraction matérielle et la plupart des SoC
  • NuttX : la prise en charge n’est pas bonne, mais quand ça fonctionne, c’est vraiment génial

• Installer une toolchain sur tout le système à la manière UNIX traditionnelle est pénible

  • Utiliser Python comme outil crée des problèmes de version
  • Les outils devraient être des binaires liés statiquement

• PlatformIO va dans la bonne direction

  • Il faut gérer la toolchain, le SDK, les bibliothèques et la configuration du projet
  • Les builds devraient être reproductibles partout

• Je suis en train de faire passer un projet RP2040 à Rust et Embassy

  • Rust est difficile à prendre en main, mais satisfaisant

• Zephyr prend en charge le Pi Pico à 100 %

  • Je me demande s’il n’a pas vérifié la documentation

• ThreadX est open source

  • Lien GitHub de ThreadX

• J’aimerais essayer Hubris dans un vrai projet

  • C’est plus douloureux en C, mais similaire à Erlang/Elixir

• Je pense que microPython est une voie plus simple

  • Le multitâche coopératif basé sur async/await fonctionne bien

• J’ai bricolé un simple timer à green threads

  • Il ne prend pas en charge la vraie gestion des processus, mais il peut interroger divers capteurs et traiter des signaux

• FreeRTOS est essentiellement le standard de l’industrie

• Rust RTIC prend en charge rp2040 et est très léger

  • Lien RTIC