다리 혹은 건물과 같은 구조물들은 그들의 안전상태를 진단하기 위하여 지속적으로 점검할 필요가 있다. 그러나 사람이 이러한 구조물의 모든 지점을 직접적으로 접근하여 점검해야 하는 치명적인 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여 오늘날에는 WSN(Wireless Sensor Node)를 이용한 SHM(Structural Health Monitoring)에 대한 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 WSN을 이용한 SHM에서 보다 정밀한 점검을 위하여 실시간 처리를 제공하는 Xenomai의 성능을 기존 리눅스 커널과 실험적으로 비교 평가하였다. 이를 위하여 상용 임베디드 보드인 라즈베리 파이(Raspberry Pi) 보드의 기존 리눅스 커널에 Xenomai를 패치 시키고, 캔틸레버 빔(cantilever beam)의 고유 주파수(natural frequency)를 분석하기 위하여 가속도 센서로부터 z-축 진동 데이터를 주기적으로 읽어 들이는 태스크를 구현하였다. 동일한 방법으로 기존 리눅스 커널에서 데이터를 측정한 후, Smart Office Analyzer를 이용하여 캔틸레버 빔의 고유 주파수를 분석하였다. 마지막으로, WSN을 위한 Xenomai의 타당성을 검토하기 위하여 가속도 센서의 z-축 진동 데이터를 유선으로 측정하여 동일한 방법으로 비교 분석하였다.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제9권3호
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pp.244-248
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2009
This paper describes a real-time EtherCAT Master library. The library is developed using Xenomai. Xenomai is a real-time development framework. It cooperates with the Linux kernel, in order to provide a pervasive, interface-agnostic, hard real-time support to user-space applications, seamlessly integrated into the GNU/Linux environment. The proposed master library implements EtherCAT protocol for master side, and supports Application Programming Interfaces(APIs) for programming of real-time application which controls EtherCAT slave.
Currently many sensors and processing data in a robot based on USN environments need to real-time features. In this paper, we examine recent research trends on real-time operating systems, especially on real-time embedded Linux, RTAI and Xenomai, for intelligent robots. Xenomai is a real-time development framework and have special feature supporting RTAI, VxWorks, pSOS+ etc. through the "skin". This research gives a guide to researcher in using real-time embedded Linux in the sense of architecture, supporting real-time mechanisms, kinds of real-time device driver, performances.
It is a real-time system that the system correctness depends not only on the correctness of the logical result of the computation but also on the result delivery time. Real-time Operating System (RTOS) is a software that manages the time of a microprocessor to ensure that the most important code runs first so that it is a good building block to design the real-time system. The real-time performance is achieved by using real-time mechanisms through data communication and synchronization of inter-task communication (ITC) between tasks. Therefore, test on the response time of real-time mechanisms is a good measure to predict the performance of real-time systems. This paper aims to analysis the response characteristics of real-time mechanisms in kernel space for real-time embedded Linux: RTAI and Xenomai. The performance evaluations of real-time mechanism depending on the changes of task periods are conducted. Test metrics are jitter of periodic tasks and response time of real-time mechanisms including semaphore, real-time FIFO, Mailbox and Message queue. The periodicity of tasks is relatively consistent for Xenomai but RTAI reveals smaller jitter as an average result. As for real-time mechanisms, semaphore and message transfer mechanism of Xenomai has a superior response to estimate deterministic real-time task execution. But real-time FIFO in RTAI shows faster response. The results are promising to estimate deterministic real-time task execution in implementing real-time systems using real-time embedded Linux.
다양한 산업 자동화 분야에 활용되고 있는 모션 제어 시스템의 핵심 요소인 모션 제어기는 모션 명령의 전송의 주기성과 각 모터 드라이브 간 동작시점의 편차 최소화 등 실시간 성능 요구사항을 가진다. 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 모션 제어기는 전통적으로 하드웨어 중심의 전용기 형태로 구현되어 왔으나 시스템 간 호환성과 확장성의 한계로 소프트웨어 중심의 범용 모션 제어기로 대체되는 추세이다. 한편 최근에는 저비용, 고성능의 범용 임베디드 플랫폼을 이용한 모션 제어기에 대한 관심도 커지고 있다. 본 논문에서는 고정밀 모션 제어 응용을 위해 ARM 기반 범용 임베디드 보드 상에서 Xenomai 기반 임베디드 제어기를 오픈소스 소프트웨어로 구현한 결과를 제시한다. 구현된 임베디드 제어기의 성능 평가를 위해 실제 응용 상황에서 측정 실험을 수행하였으며, 실험 결과 구현된 제어기는 드라이브 3개를 2 ms 제어주기로 동시 구동하는 환경에서도 안정적인 성능을 보임을 알 수 있었다.
This paper presents performance evaluation of real-time mechanisms for real-time embedded linux. First, we presents process for implementing open-source real-time embedded linux namely RTAI and Xenomai. These are real-time extensions to linux kernel and we implemented real-time embedded linux over the latest linux kernel. Measurements of executions of real-time mechanisms for each distribution are performed to give a quantitative comparison. Performance evaluations are conducted in kernel space about repeatability of periodic task, response time of Semaphore, FIFO, Mailbox and Message queue in terms of inter-task communication for each distribution. These rules can be helpful for deciding which real-time linux extension should be used with respect to the requirements of the real-time applications.
EtherCAT is an Ethernet-based fieldbus system standardized in IEC 61158 and SEMI, and widely used in the fields of factory automation, semiconductor equipment and robotics. In this paper, a real-time EtherCAT master is implemented on Linux operating systems and its performances are evaluated. To enhance the real-time capability of mainline Linux kernel, Xenomai is applied as a real-time framework and an open source EtherCAT master stack, Simple Open EtherCAT Master (SOEM), is installed on it. Unlike other studies, the real-time performance of the EtherCAT master is evaluated at the output of the network interface card, so that the evaluation results include all possible effects from the EtherCAT master system. The implemented EtherCAT master can send and receive packets up to 20KHz control frequency with low jitter, even in stressed condition.
Real-time control communication network system is important for developing defense robots because it affects environmental interaction, performance, and safety. We propose a real-time control communication network using the Xenomai real-time operating system and the open-source EtherCAT master library, SOEM. EtherCAT is an Ethernet-based industrial communication method. It has low latency and many functions such as cable redundancy and distributed clock synchronization. We use Xenomai RTOS and Intel NUC to develop the system. Experimental tests demonstrate the Real-time EtherCAT master implementation, and communication with CiA301-based slave devices. The jitter measurement was conducted to validate the real-time performance of the system. The proposed system shows possibility for real-time robotics applications in various defense robots.
International journal of advanced smart convergence
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제11권1호
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pp.28-35
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2022
This paper presents a performance evaluation of real-time Linux for industrial real-time platforms. On industrial platforms, multicore processors are popular due to their work distribution efficiency and cost-effectiveness. Multicore processors, however, are not designed for applications with real-time constraints, and their performance capabilities depend on their core configurations. In order to assess the feasibility of a multicore processor for real-time applications, we conduct a performance evaluation of a general processor and a low-power processor to provide an experimental environment of real-time Linux on both Xenomai and RT-preempt considering the multicore configuration. The real-time performance is evaluated through scheduling latency and in an environment with loads on the CPU, memory, and network to consider an actual situation. The results show a difference between a low-power and a general-purpose processor, but from developer's point of view, it shows that the low-power processor is a proper solution to accommodate low power situations.
EtherCAT is an Ethernet-based fieldbus system standardized in IEC 61158 and SEMI, and widely used in the fields of factory automation, semiconductor equipment and robotics. In this paper, we summarize the current status of Xenomai real-time framework and RTnet, which are essential for Linux operating systems to operate in real-time, and implement a real-time EtherCAT master system with these open sources. The real-time performance of the implemented EtherCAT master is evaluated according to Intel network controllers 82574L, I219, I210, and I225, respectively. The results show that the implemented EtherCAT master provides precise control performance for control frequencies from 1KHz to 8KHz and similar performance for I219, I210, and I225, and relatively slightly larger jitter for 82574L.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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