Transición a un RTOS en el RP2040

Transición a un RTOS: la experiencia en el RP2040

Martijn Braam

• Artículo de Martijn Braam, quien trabaja en temas relacionados con computación
• Está llevando adelante varios proyectos con microcontroladores
• Usa principalmente la placa Raspberry Pi Pico y ha tenido una buena experiencia de desarrollo

Resumen del proyecto

• Creación de un controlador de hardware para manejar equipos de video
• Control de cámaras PTZ y equipos de conmutación de video
• Como el rendimiento del controlador existente no era bueno, fue necesario crear un panel nuevo

Diseño de hardware

• Incluye 9 botones RGB, un joystick analógico y una pantalla
• Usa módulos de comunicación RS-485 y Ethernet
• Después de varias revisiones de hardware, se completó la implementación de las funciones

Software inicial

• Comenzó como un proyecto cmake usando pico-sdk
• El segundo núcleo se asignó al módulo Wiznet y el primero se encargó del I/O de la interfaz de usuario
• Aumentó la complejidad por tener que procesar varias tareas al mismo tiempo

FreeRTOS

• Uso de FreeRTOS para procesar varias tareas en paralelo
• Creación de múltiples tareas (Task): botones, LED, red, DHCP, mDNS, ATEM, VISCA
• Problemas de FreeRTOS: el sistema se congela al usar printf y falta de abstracción de hardware

Apache NuttX

• Ofrece un entorno similar a un sistema Unix
• Después de la configuración inicial, se puede usar un shell real
• Permite configurar el hardware mediante el sistema menuconfig/Kconfig
• Las funciones básicas no operaban por un problema de configuración del bus i2c
• No se necesitan las rutas del sistema de archivos ni el shell

Zephyr

• Proporciona una utilidad en Python para la configuración del proyecto
• Requiere descargar un repositorio git de 5 GB
• Exige instalar el Zephyr SDK, aunque también se puede usar una toolchain ARM existente
• El soporte para Raspberry Pi Pico es insuficiente, por lo que se intentó usar otra placa
• Incluso después de resolver errores y advertencias de compilación, no funcionó

Conclusión

• Se logró compilar con éxito algunas aplicaciones usando FreeRTOS
• Hace falta implementar un reemplazo para printf
• Se intentará seguir usando FreeRTOS para lograr la funcionalidad deseada

Resumen de GN⁺

• Este artículo trata sobre el proceso de migrar a un RTOS en un proyecto con microcontroladores
• Compara ventajas y desventajas de FreeRTOS, Apache NuttX y Zephyr
• Concluye que FreeRTOS es la opción más adecuada
• Ayuda a entender los distintos factores que conviene considerar al elegir un RTOS
• Entre proyectos con funciones similares se encuentran FreeRTOS y Zephyr

[GN⁺]

Opiniones de Hacker News

• Parece que este autor espera que un RTOS sea igual al entorno de Arduino

  • Muchos entornos de Arduino usan mbed o freertos
  • Zephyr es fácil de usar y también soporta Pi Pico

• Resumen rápido de RTOS:

  • FreeRTOS: tiene soporte en la mayoría de los SOC/dispositivos, pero los drivers varían según cada SOC/dispositivo
  • Zephyr: sí ofrece abstracción real de hardware y soporta la mayoría de los SOC
  • NuttX: no tiene tan buen soporte, pero cuando funciona, es muy bueno

• Instalar un toolchain para todo el sistema al estilo tradicional de UNIX es un dolor

  • Usar Python como herramienta provoca problemas de versiones
  • Las herramientas deberían ser binarios enlazados estáticamente

• PlatformIO va en la dirección correcta

  • Debería encargarse del toolchain, el SDK, las librerías y la configuración del proyecto
  • El build debería poder reproducirse en cualquier lugar

• Estoy migrando un proyecto de RP2040 a Rust y Embassy

  • Rust cuesta trabajo al principio, pero da mucha satisfacción

• Zephyr soporta Pi Pico al 100%

  • Me hace preguntarme si no revisó la documentación

• ThreadX es de código abierto

  • Enlace de ThreadX en GitHub

• Me gustaría probar Hubris en un proyecto real

  • Se sufre más con C, pero es parecido a Erlang/Elixir

• Creo que microPython es el camino más fácil

  • El multitasking cooperativo basado en async/await funciona bien

• Implementé un temporizador simple de green threads

  • No soporta gestión real de procesos, pero puede consultar varios sensores y manejar señales

• FreeRTOS es básicamente el estándar de la industria

• Rust RTIC soporta rp2040 y es muy ligero

  • Enlace de RTIC