index.html

   1 <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
   2    "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
   3 <html>
   4 <head>
   5   <title>[[!meta title="Linux Target for Simulink® Embedded Coder®"]]</title>
   6   <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8">
   7   <link><style type="text/css">
   8     #main_content {max-width: 70em}
   9   </style>
  10 </head>
  11 <body>
  12
  13 <div id="main_content" style="max-width: 60em;">
  14
  15 <p>
  16
  17 [[!img ert_linux_snapshot1.png size="300x" align=right alt="Screenshot or ert_linux"]]
  18
  19 Linux ERT target
  20 for <a href="http://www.mathworks.com/">MathWorks</a>' <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Simulink">Simulink</a>®
  21 Embedded Coder® allows to compile a model of designed control system
  22 to the C-code and combine it with target specific support functions.
  23 The resulting executable/controller can be run in real-time on the
  24 target Linux system. The running dynamic system can be augmented via
  25 tunable block parameters in the Simulink model and data can be
  26 acquired and visualized with Simulink scopes.
  27 </p>
  28
  29 <p>
  30   Linux ERT target uses heavily real-time capabilities
  31   of <abbr title="PREEMPT RT">real-time</abbr> variant of the Linux
  32   kernel. The resulting control system supports sampling frequencies
  33   up to 20 kHz.</p>
  34
  35 <div>
  36 <b>Page Contents</b>
  37
  38 [[!toc]]
  39 </div>
  40
  41 <h2 id="news">Recent News</h2>
  42
  43 <ul>
  44 <li>
  45   We will present the a paper <a href="https://www.osadl.org/?id=2018">Usable Simulink Embedded Coder Target for Linux</a>
  46   and RPi motor control demonstartion at <a href="https://www.osadl.org/RTLWS-2014.rtlws-2014.0.html">16th Real Time Linux Workshop</a>
  47   taking place on 12 and 13 October 2014 in Dusseldorf Germany.
  48   The <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/public/ert_linux.pdf">Paper</a>
  49   and <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/public/ert_linux-rtlws2014.pdf">slides</a>
  50   are available from our <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/">publications archive</a>.
  51   </li>
  52 <li>
  53   We will present the ert_linux project
  54   at <a href="http://www.amper.cz/en/online-catalog/list-of-exhibitors.html/e9595_0-fakulta-elektrotechnicka-cvut-v-praze">Amper
  55   exhibition</a> from 18th to 21st March 2014 in Brno, Czech Republic.</li>
  56 <li>
  57 Linux ERT at Embedded World exhibition – 25 until 27 February 2014 - Visit
  58 <a href="http://www.ask-embedded-world.de/index.php5?id=342793&amp;Action=showCompany">DCE CTU</a>
  59 developers and researchers at the OSADL booth (hall 5 booth 276).
  60 </li>
  61 </ul>
  62
  63 <h2 id="linuxnative">Native Linux Real-Time and I/O Cards and Devices Support</h2>
  64
  65 <p>Current version of the Linux ERT target is optimized to use the
  66 proper Linux kernel timing mechanism with bounded maximal latencies.
  67 Matlab/Simulink running on GNU/Linux desktop system as development
  68 system is supported. More information about current version can be
  69 found
  70 in <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/~sojka/blog/on-generating-linux-applications-from-simulink/">Michal
  71 Sojka's blog post</a>. UIO driver and blockset has been implemented to
  72 support
  73 <a href="http://www.humusoft.com/produkty/datacq/">Humusoft data acquisition cards</a> (MF624 for now).</p>
  74
  75 <p><abbr title="User Space I/O">UIO</abbr> driver for the MF624 card
  76 is already included in the Linux mainline kernel. More documentation
  77 for this driver can be found
  78 on <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/hw/index.php/Humusoft_MF6xx">DCE
  79 HW Wiki page</a>.</p>
  80
  81 <p>
  82 The basic blocks for <a href="can_bus/index.html">CAN messges sending and receiption</a>
  83 under Linux are implemented.
  84 </p>
  85
  86 <h2 id="platformselect">RT-Capable Platform and Kernel</h2>
  87 <p>
  88 Standard distribution Linux kernel does not guarantee bounded latencies for many operations.
  89 The use of <a href="http://rt.wiki.kernel.org/">real-time variant</a> of <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Linux">Linux</a>
  90 kernel is required to make system durable. This kernel variants minimizes regions
  91 where switch to the highest priority (i.e. Linux ERT generated) task is blocked by
  92 kernel when servicing system calls for other tasks.
  93 </p>
  94 <p>
  95 Selection of the right version of the kernel is not enough for non-disruptive
  96 operation. Computer system hardware selection is critical as well. The system
  97 has to provide enough computational power for compiled in blocks data evaluation
  98 evaluation and Linux kernel services processing. Other critical disturbance sources
  99 are hardware caused latencies and lags in a program processing by CPU. The source
 100 can be bus systems load by other subsystems (i.e. graphic processor memory access,
 101 peripheral DMA - SSD, SD-card, Flash controller etc.). The other critical source of
 102 latencies in x86 based systems is <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/System_Management_Mode">SMI</a>
 103 processing. The SMI enable and processing is under BIOS and motherboard vendor control
 104 and this problem cannot be resolved by operating system. This means that proper
 105 hardware selection is critical.
 106 </p>
 107 <p>
 108 A long period evaluation data of different combinations of Linux kernel version
 109 runing on many CPU architectures and boards from many vendors is <a href="http://www.osadl.org/">OSADL</a>
 110 <a href="http://www.osadl.org/Quality-assurance-at-the-OSADL-QA-Farm.osadl-services-qa.0.html">Quality Assurance Farm</a>.
 111 According to these track records carefully selected x86 or embedded GNU/Linux system can run
 112 real-time tasks with sampling frequencies up to 20&nbsp;kHz with no losing sample per months.
 113 </p>
 114
 115 <h2 id="download">Source Code and Download</h2>
 116
 117 <dl>
 118   <dt>Lintarget at Source Forge</dt>
 119     <dd><a href="https://sourceforge.net/projects/lintarget/files/">project download area</a>
 120        contains released versions of the Linux target and CANopen based distributed system
 121     </dd>
 122   <dt>Linux ERT source code repository</dt>
 123     <dd><a href="http://rtime.felk.cvut.cz/gitweb/ert_linux.git">http://rtime.felk.cvut.cz/gitweb/ert_linux.git</a>
 124        <br>version updated for real-time and native GNU/Linux host/target system setup
 125     </dd>
 126   <dt>Humusoft MF624 card support blockset</dt>
 127     <dd><a href="http://rtime.felk.cvut.cz/gitweb/mf624-simulink.git">http://rtime.felk.cvut.cz/gitweb/mf624-simulink.git</a>
 128        <br>initial version of blockset supporting analog and digital input/output, IRC, PWM and PWM measurement for MF624 cards.
 129     </dd>
 130 </dl>
 131
 132
 133 <h2 id="prjbackground">Project Background</h2>
 134
 135 <p>
 136 The Linux ERT has been initially developed at <a href="#dce">DCE of
 137 CTU</a> in order to create a dynamic environment model for hardware
 138 (airplane) in the loop testing of a fly-by-wire system
 139 at <a href="http://www.aero.cz/en">AERO Vodochody a.s.</a>. Simulink
 140 has been run on Windows host computer initially and code generated for
 141 GNU/Linux embedded target system was compiled
 142 under <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Mingw">MinGW/MSYS</a>
 143 environment and then uploaded to PowerPC
 144 based <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/hw/index.php/Boa5200">BOA5200</a>
 145 computer. The target computer was equipped with two CAN
 146 interfaces. <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Canopen">CANopen</a>
 147 blockset based on <a href="http://canfestival.org/">CANfestival</a>
 148 project was used to control distributed servosystem used to simulate
 149 fly-by-wire system load. Simulink CANopen blockset integrates a
 150 <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Socketcan">SocketCAN</a> driver configuration and CAN messages
 151 processing support to the generated code and enables the user to develop distributed embedded
 152 control applications with CANopen communication.</p>
 153
 154 [[!img LinTarget.JPG size=300x alt="Original code generation workflow"]]
 155 [[!img CANopenExample.JPG size=300x alt="Model including node controlled over CANopen"]]
 156
 157 <p>Lukáš Hamáček, “<b>RTW target for Linux with CANopen support</b>”, Master Thesis, Prague 2009. (<a href="dp_2009_hamacek_lukas.pdf">Pdf</a>)</p>
 158
 159 <h2 id="applications">Systems Controlled Linux Target for Embedded Coder</h2>
 160
 161 Some more information about concrete examples of controlled systems/setups:
 162
 163 <dl>
 164   <dt><b>Moving Slide</b> parallel kinematic/robot control</dt>
 165     <dd>The Linux ERT target is used at Adaptive Systems Department (Academy of Sciences
 166       of Czech Republic, UTIA institute) to realize control system for parallel kinematics
 167       control research projects. See <a href="moving-slide/index.html">respective page for more
 168       information about project</a>.
 169     </dd>
 170   <dt><b>Raspberry Pi</b> minimal components DC motor servo control</dt>
 171     <dd><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi">Raspberry Pi</a> is low cost
 172       hardware which does not implement any usual motor control peripherals in hardware.
 173       Yet fully preemptive variant of Linux kernel latencies are so low that fast signals
 174       processing in software allows to implement precise DC motor feedback control
 175       for incremental encoder inputs changing up to 15&nbsp;kHz.
 176       See <a href="rpi-motor-control/index.html"> respective page for more information
 177       about project</a>.
 178     </dd>
 179   <dt>Usable Simulink Embedded Coder Target for Linux</dt>
 180     <dd>Michal Sojka, Pavel Pisa<br>
 181     <a href="https://www.osadl.org/RTLWS-2014.rtlws-2014.0.html">16th Real-Time Linux Workshop</a>a>,
 182     Düsseldorf, Germany, October 2014.
 183     The <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/public/ert_linux.pdf">paper (PDF)</a>
 184     and <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/public/ert_linux-rtlws2014.pdf">slides (PDF)</a>
 185     are available from our
 186     <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/publications/">publications archive</a>.
 187     </dd>
 188 </dl>
 189
 190 <h2 id="contributors">Project Contributors</h2>
 191
 192 <dl>
 193   <dt>Michal Sojka</dt>
 194     <dd><a href="mailto:sojkam1@fel.cvut.cz">sojkam1@fel.cvut.cz</a> ,
 195        homepage <a href="http://rtime.felk.cvut.cz/~sojka/">http://rtime.felk.cvut.cz/~sojka/</a>
 196        <br>teacher, researcher and developer at DCE CTU.
 197     </dd>
 198   <dt>Pavel Píša</dt>
 199     <dd><a href="mailto:pisa@cmp.felk.cvut.cz">pisa@cmp.felk.cvut.cz</a> ,
 200        homepage <a href="http://cmp.felk.cvut.cz/~pisa/">http://cmp.felk.cvut.cz/~pisa/</a>
 201        <br>teacher, researcher and developer at DCE CTU.
 202     </dd>
 203   <dt>Rostislav Lisový</dt>
 204     <dd><a href="mailto:lisovros@fel.cvut.cz">lisovros@fel.cvut.cz</a>
 205        <br>former CTU master study programe student, Linux related projects developer at DCE now.
 206     </dd>
 207   <dt>Libor Waszniowski</dt>
 208     <dd><a href="mailto:xwasznio@fel.cvut.cz">xwasznio@fel.cvut.cz</a>
 209        <br>former DCE CTU researcher responsible for the project with AERO Vodochody.
 210     </dd>
 211   <dt>Lukáš Hamáček</dt>
 212     <dd>
 213        former CTU master student.
 214     </dd>
 215 </dl>
 216
 217
 218 <p id="dce"><b>DCE</b> – <a href="http://dce.fel.cvut.cz/" target="_blank">Department of Control Engineering</a> –
 219 <a href="http://www.cvut.cz/en" target="_blank">Czech Technical University in Prague</a>, <a href="http://www.fel.cvut.cz/en" target="_blank">Faculty of Electrical Engineering</a></p>
 220
 221 <h2>Acknowledgment</h2>
 222
 223 <p>This work was supported by Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic under Project
 224 FT—TA3/044 during period of 2006 to 2009 years.</p>
 225
 226 </div>
 227
 228 </body>
 229 </html>