NuttX操作系統(tǒng)

NuttX是免費的開源RTOS，專注于標準合規(guī)性和小尺寸。NuttX的基本版本可以在低成本和低內(nèi)存微控制器（MCU）上運行。

由于NuttX是一個POSIX RTOS，你可以在POSIX操作系統(tǒng)（如Linux或MacOS）中編寫一個應(yīng)用程序，并對其進行驗證和編譯以在NuttX上運行，而無需學(xué)習(xí)新的API。

NuttX也有許多與Linux并行的子系統(tǒng)。幾個示例包括虛擬文件系統(tǒng) （VFS）、內(nèi)存技術(shù)設(shè)備 （MTD）、音頻子系統(tǒng)和支持 USB 復(fù)合的 USB 系統(tǒng)。一些主要功能包括：

模塊 化

微內(nèi)核

完全搶占

自然可擴展

高度可配置

可輕松擴展到新的處理器架構(gòu)

實時

確定性

支持優(yōu)先級繼承

極火?芯片芯片

Linux 操作系統(tǒng) （OS） 的靈活性和實時系統(tǒng)控制硬件的確定性是安全關(guān)鍵系統(tǒng)、系統(tǒng)控制和安全應(yīng)用的關(guān)鍵。盡管典型的對稱多處理 （SMP） 實現(xiàn)提供了靈活性，但它們對于確定性性能并不理想。

PolarFire SoC FPGA 支持確定性非對稱多處理 （AMP） Linux 應(yīng)用和與內(nèi)存子系統(tǒng)兼容的多核 Linux 處理器。這支持在單個多核中央處理器單元集群中混合使用確定性實時系統(tǒng)和 Linux 操作系統(tǒng)，該集群可以在運行 Linux 操作系統(tǒng)的同時以最高性能運行實時應(yīng)用程序。也就是說，此解決方案提供了一個不完全確定的高性能系統(tǒng)。

PolarFire SoC FPGA 中的 NuttX

使用AMP模式，我們現(xiàn)在能夠在PolarFire SoC FPGA中同時運行NuttX RTOS和Linux，這有助于將NuttX和Linux的優(yōu)勢整合到一個系統(tǒng)中。

NuttX RTOS在航空無人機行業(yè)非常受歡迎;它還用于各種應(yīng)用，例如智能手機和錄音機。

無人機對PX4自動駕駛軟件的需求不斷增長，Microchip的PolarFire SoC FPGA的電源效率使得在PolarFire SoC FPGA上實現(xiàn)NuttX端口非常相關(guān)和必要。

阿聯(lián)酋阿布扎比技術(shù)創(chuàng)新研究所（TII）的安全系統(tǒng)研究中心（SSRC）擁有并領(lǐng)導(dǎo)了該集成項目。SSRC首先將基本端口分包給Offcode，Offcode是為該項目提供基本編碼服務(wù)的Mi-V生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴。這要歸功于公共RISC-V標準，開源代碼，強大的硬件，現(xiàn)有的工具鏈以及有價值的供應(yīng)商工具，如SoftConsole和Libero? SoC設(shè)計套件。NuttX組織良好，進一步提升了移植任務(wù)本身。

SSRC進一步定義了NuttX工作所需的驅(qū)動程序和功能，并在NuttX實施之前測試了PX4功能和環(huán)境。該中心與開源社區(qū)密切合作，上游內(nèi)容。SSRC的工程師也為上游NuttX內(nèi)核的開發(fā)做出了貢獻。

SSRC對內(nèi)核開發(fā)的主要貢獻包括：

RISC-V Sv39 MMU 驅(qū)動程序

在S模式下運行NuttX的配置選項

RISC-V PMP功能改進

支持CONFIG_BUILD_PROTECTED和CONFIG_BUILD_KERNEL

用于地址環(huán)境和頁面分配器的RISC-V實現(xiàn)

NuttX CONFIG_BUILD_KERNEL任務(wù)環(huán)境初始化、elf 加載器、Crt0 編譯和進程退出的更正

用于 SBI 集成的膠水邏輯

初始端口的詳細信息可在此 GitHub 社區(qū)中找到。

大多數(shù)代碼位于以下文件夾中：

arch/risc-v/src/mpfs/

板/RISC-V/MPFS/冰柱/

程序集文件mpfs_head。S 位于 arch/risc-v/src/mpfs -directory 下，包含代碼執(zhí)行的起點。安裝機器陷阱-矢量基址寄存器（mtvec）也是其中的主要步驟。它指向所有中斷和異常的陷阱處理程序。

Microchip有一個名為Hart軟件系統(tǒng)（HSS）的引導(dǎo)加載程序。它包含 DDR 內(nèi)存訓(xùn)練序列和其他硬件塊初始化，在處理任何內(nèi)存訪問之前必須到位。因此，HSS最初用于加快移植速度。

后來，所有必需的設(shè)備驅(qū)動程序和功能也被整合到NuttX中。截至 2022 年 <> 月，NuttX 還可以作為支持 OpenSBI 的引導(dǎo)加載程序。這意味著基于 NuttX 的引導(dǎo)加載程序可以在其他 harts 上啟動 U-boot 和 Linux。

現(xiàn)在，PolarFire Icicle套件支持NuttX的以下外圍驅(qū)動程序：

串行端口

EMMC/SD （DMA 支持

以太網(wǎng)

通用信息總組織

I2C

SPI

USB（復(fù)合 CDC/ACM 和大容量存儲）

脈寬調(diào)制

DMA（內(nèi)存到內(nèi)存）

除了外圍驅(qū)動程序外，它還具有所有必要的時鐘設(shè)置，計時器，DDR培訓(xùn)，OpenSBI支持，通過哈特間通信（IHC）的RPMSG和其他一些功能。

AMP將Linux內(nèi)核和NuttX粘合在一起。此功能是通過遠程處理器消息傳遞 （RPMSG） 構(gòu)建的。如果一個操作系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)硬件，則另一個操作系統(tǒng)不會通過同時初始化和使用硬件來沖突。不過，可以做的是通過RPMSG框架使用該接口。但是，出于任何原因，消息可能會在不同的操作系統(tǒng)之間共享。

2022 年 <> 月，一個補丁被合并到 NuttX 中，該補丁支持兩個不同的 NuttX 操作系統(tǒng)通過自己的 RPMSG 路徑與 Linux 內(nèi)核進行通信。當然，這也需要一些小的 Linux 內(nèi)核修改。測試的設(shè)置具有以下 hart 設(shè)置：

哈特0：NuttX引導(dǎo)加載程序

Hart1：NuttX OS（獨立），使用 RPMSG 通道 1

Hart2：NuttX OS（獨立），使用 RPMSG 通道 2

Hart3：Linux 內(nèi)核

Hart4：Linux 內(nèi)核

Linux 內(nèi)核與 harts 1 和 2 上的兩個 NuttX 進行通信。如果需要編寫任何實時車輛、無人機或任何時間關(guān)鍵型任務(wù)，我們建議考慮使用 NuttX 作為選項。

我們強烈推薦NuttX操作系統(tǒng)。

考慮一下將時間關(guān)鍵層合并到 NuttX 中，同時保持對 Linux 的良好關(guān)注是否對您來說是一個可行的選擇。

審核編輯：郭婷