실습의 필요성

Xenomai에 대한 실습은 이론적인 지식과는 별도로 실제 경험을 통해 이해를 돕고 문제 해결 능력을 향상시키는 데 필수적이다. 실습을 통해 실무에서 마주할 수 있는 다양한 문제들을 미리 경험하고, 이를 해결하는데 필요한 기술과 지식을 얻을 수 있다. 따라서, 실제 시스템에서 Xenomai를 사용할 수 있도록 실습 환경을 구성하고, 구체적인 문제를 해결하는 과정을 통해 학습하는 것이 중요하다.

실습 환경 설정

하드웨어 요구 사항

Xenomai를 실습하기 위해서는 특정한 하드웨어가 필요하다. 다음과 같은 사항을 준비해야 한다:

소프트웨어 요구 사항

실습을 진행하기 위해 필요한 소프트웨어는 다음과 같다:

기본 실습: 간단한 실시간 태스크 생성

다음으로, 기본적인 실시간 태스크를 생성하는 실습을 진행한다. 이는 Xenomai의 기본 기능을 이해하는 데 필수적인 단계이다.

코드 예제: 간단한 실시간 태스크

다음은 간단한 실시간 태스크를 생성하는 예제 코드이다:

#include <stdio.h>
#include <alchemy/task.h>

RT_TASK my_task;

void my_task_func(void *arg) {
    while (1) {
        printf("Real-time task is running!\n");
        rt_task_sleep(1000000000); // Sleep for 1 second
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    rt_task_create(&my_task, "MyTask", 0, 50, 0);
    rt_task_start(&my_task, &my_task_func, NULL);

    pause(); // Keep the program running
    return 0;
}

코드 설명

응용 실습: 실시간 데이터 처리

보다 복잡한 상황을 처리하기 위해, 실시간 데이터 처리를 위한 실습을 진행한다. 이는 센서 데이터 수집 및 처리와 같은 응용에서 유용하다.

코드 예제: 실시간 데이터 수집 및 처리

다음 예제는 실시간 데이터를 수집하고 처리하는 방식이다:

#include <stdio.h>
#include <alchemy/task.h>
#include <alchemy/alarm.h>
#include <alchemy/heap.h>
#include <stdint.h>

#define DATA_SIZE 10

RT_TASK data_task;
RT_HEAP data_heap;
RT_ALARM data_alarm;
int16_t data_array[DATA_SIZE];

void process_data(int16_t *data) {
    for (int i = 0; i < DATA_SIZE; i++) {
        data[i] = data[i] * 2; // 예: 데이터 가공 (간단히 두 배로)
    }
}

void data_task_func(void *arg) {
    int16_t *heap_data;
    rt_heap_bind(&data_heap, "dataHeap", TM_INFINITE);
    rt_heap_alloc(&data_heap, sizeof(int16_t) * DATA_SIZE, TM_INFINITE, (void **)&heap_data);

    while (1) {
        for (int i = 0; i < DATA_SIZE; i++) {
            heap_data[i] = rand() % 100; // 예: 가상 센서 데이터 수집
        }
        process_data(heap_data);
        rt_task_sleep(1000000000); // 1초 동안 슬립
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    rt_heap_create(&data_heap, "dataHeap", sizeof(int16_t) * DATA_SIZE, H_SHARED);
    rt_task_create(&data_task, "DataTask", 0, 50, 0);
    rt_task_start(&data_task, &data_task_func, NULL);

    pause(); // 프로그램을 종료하지 않도록 유지
    return 0;
}

코드 설명

실습 결과 분석

실습을 통해 얻은 데이터를 분석하고 결과를 도출하기 위한 방법도 중요하다. 다음은 실습 결과를 분석하는 몇 가지 방법이다:

1. 로그 파일 분석

실시간 태스크의 실행 로그를 파일에 저장하고, 이를 분석하여 시스템의 실시간 성능을 평가한다.

2. 성능 메트릭 계측

실시간 태스크의 주기, 응답 시간, 지연 시간 등의 메트릭을 계측하여 Xenomai의 성능을 평가한다.

3. 그래프와 시각화 도구 사용

수집된 데이터를 그래프로 시각화하여 직관적으로 이해할 수 있다. 그래프는 실시간 성능, 태스크 교체 빈도, 데이터 처리량 등을 효과적으로 보여준다.

고급 실습: 하드웨어 인터페이스

마지막으로, Xenomai를 사용하여 하드웨어와 인터페이스하는 실습을 진행한다. 이는 실제 프로젝트에서의 응용성을 높이는 데 도움이 된다.

예제: GPIO 제어

다음은 GPIO를 제어하는 예제 코드이다:

#include <stdio.h>
#include <alchemy/task.h>
#include <alchemy/sem.h>
#include <wiringPi.h>

#define PIN 7

RT_TASK gpio_task;
RT_SEM sem;

void gpio_task_func(void *arg) {
    while (1) {
        rt_sem_p(&sem, TM_INFINITE);
        digitalWrite(PIN, HIGH);
        rt_task_sleep(500000000); // 0.5초 슬립
        digitalWrite(PIN, LOW);
        rt_task_sleep(500000000); // 0.5초 슬립
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    wiringPiSetup(); // GPIO 설정
    pinMode(PIN, OUTPUT);

    rt_sem_create(&sem, "Sem", 0, S_PRIO);
    rt_task_create(&gpio_task, "GPIOTask", 0, 50, 0);
    rt_task_start(&gpio_task, &gpio_task_func, NULL);

    while (1) {
        rt_sem_v(&sem); // 세마포어 신호 전송
        rt_task_sleep(2000000000); // 2초 슬립 후 다시 신호
    }

    return 0;
}

코드 설명

위 실습들을 통해 Xenomai의 주요 기능과 활용 방안을 학습할 수 있으며, 실무에서 Xenomai를 사용하는 데 필요한 경험을 쌓을 수 있다.