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