Beralih ke RTOS di RP2040

Beralih ke RTOS: pengalaman di RP2040

Martijn Braam

• Tulisan dari Martijn Braam, yang mengerjakan berbagai hal terkait komputer
• Sedang menjalankan beberapa proyek mikrokontroler
• Terutama menggunakan board Raspberry Pi Pico, dengan pengalaman pengembangan yang baik

Gambaran proyek

• Membuat kontroler perangkat keras untuk mengendalikan peralatan video
• Mengendalikan kamera PTZ dan perangkat switching video
• Karena performa kontroler yang ada kurang baik, perlu membuat panel baru

Desain perangkat keras

• Mencakup 9 tombol RGB, joystick analog, dan display
• Menggunakan modul komunikasi RS-485 dan Ethernet
• Setelah beberapa kali revisi perangkat keras, implementasi fungsi selesai

Perangkat lunak awal

• Dimulai sebagai proyek cmake yang menggunakan pico-sdk
• Core kedua dialokasikan untuk modul Wiznet, sedangkan core pertama menangani I/O antarmuka pengguna
• Kompleksitas meningkat karena harus menangani banyak tugas secara bersamaan

FreeRTOS

• Menggunakan FreeRTOS untuk memproses banyak tugas secara paralel
• Membuat berbagai task: tombol, LED, jaringan, DHCP, mDNS, ATEM, VISCA
• Masalah di FreeRTOS: sistem berhenti saat menggunakan printf, dan kurangnya abstraksi perangkat keras

Apache NuttX

• Menyediakan lingkungan yang mirip sistem Unix
• Setelah konfigurasi awal, shell sungguhan bisa langsung digunakan
• Konfigurasi perangkat keras dapat dilakukan melalui sistem menuconfig/Kconfig
• Karena masalah pengaturan bus i2c, fungsi dasar tidak berjalan
• Jalur file system dan shell sebenarnya tidak diperlukan

Zephyr

• Menyediakan utilitas Python untuk konfigurasi proyek
• Perlu mengunduh repositori git sebesar 5GB
• Memerlukan instalasi Zephyr SDK, meski toolchain ARM yang sudah ada juga bisa digunakan
• Dukungan untuk Raspberry Pi Pico kurang memadai, sehingga mencoba menggunakan board lain
• Setelah memperbaiki error dan warning build, tetap tidak berjalan

Kesimpulan

• Berhasil membangun sebagian aplikasi dengan FreeRTOS
• Perlu implementasi pengganti untuk printf
• Akan terus mencoba mewujudkan fungsi yang diinginkan dengan tetap menggunakan FreeRTOS

Ringkasan GN⁺

• Tulisan ini membahas proses beralih ke RTOS dalam proyek mikrokontroler
• Membandingkan kelebihan dan kekurangan FreeRTOS, Apache NuttX, dan Zephyr
• Menyimpulkan bahwa FreeRTOS adalah pilihan yang paling cocok
• Membantu memahami berbagai faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih RTOS
• Proyek dengan fungsi serupa antara lain menggunakan FreeRTOS dan Zephyr

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Penulis ini tampaknya mengharapkan RTOS seperti di lingkungan Arduino

  • Banyak Arduino menggunakan mbed atau FreeRTOS
  • Zephyr mudah digunakan dan juga mendukung Pi Pico

• Ringkasan singkat RTOS:

  • FreeRTOS: didukung di sebagian besar SoC/perangkat, tetapi driver berbeda untuk tiap SoC/perangkat
  • Zephyr: mendukung abstraksi hardware yang nyata dan mendukung sebagian besar SoC
  • NuttX: dukungannya kurang baik, tetapi kalau berjalan, sangat keren

• Memasang toolchain ke seluruh sistem dengan cara UNIX tradisional itu menyakitkan

  • Menggunakan Python sebagai tool menimbulkan masalah versi
  • Tool seharusnya berupa biner yang ditautkan secara statis

• PlatformIO bergerak ke arah yang benar

  • Harus mengelola toolchain, SDK, library, dan konfigurasi proyek
  • Build harus bisa direproduksi di mana saja

• Sedang memindahkan proyek RP2040 ke Rust dan Embassy

  • Rust sulit dibiasakan, tetapi memuaskan

• Zephyr mendukung Pi Pico 100%

  • Jadi bertanya-tanya apakah dokumentasinya tidak diperiksa

• ThreadX adalah open source

  • Link GitHub ThreadX

• Ingin mencoba memakai Hubris di proyek nyata

  • Lebih banyak menderita dengan C, tetapi mirip Erlang/Elixir

• Menganggap microPython adalah jalur yang lebih mudah

  • Cooperative multitasking berbasis async/await bekerja dengan baik

• Membuat timer green thread sederhana

  • Tidak mendukung manajemen proses yang sesungguhnya, tetapi bisa menginterogasi berbagai sensor dan memproses sinyal

• FreeRTOS pada dasarnya adalah standar industri

• Rust RTIC mendukung rp2040 dan sangat ringan

  • Link RTIC