NuttX s STM wokshopem na IF26, RISC-V v simulátoru i u NASA

31.5. 14:23 | Přečteno: 979× | procesory a roboti | | poslední úprava: 1.6. 14:12

InstallFest se v březnu vydařil, vyvenčili jsme naší HW ZOO, popovídali o NuttXu a pro studenty programu Kybernetika a robotika (KyR) jsem pak zpracoval přehledové přednášky o procesorech na konci i s motivací, kde se lze setkat se mnou spuštěnými a v rámci studentských GSoC a závěrečných prací řešenými hobby projekty pro RTEMS a další.

Pro InstallFest 2026 Michal Lenc připravil velmi pěkný úvod k RTOS NuttX. Název přednášky NuttX aneb RTOS pro embedded nadšence i profíky odpovídá realitě, Michal Lenc již od třetího semestru bakalářských studií do systému NuttX přispívá jak pro podporu pysimCoderu a dalších aktivit spíše pro hobby zájemce, tak i v rámci svého hlavního zaměstnání v elektroline.cz. NuttX na MCU (nyní především SAM V71 a PIC32CZ CA70) a GNU/Linux na větších procesorech (AM335x, i.MX6, i.MX8) jsou ve firmě hlavní embedded platformy pro mnoho rozsáhlých řešení. Přitom vývoj pro podporu architektur běží stylem mainle-the-first. Díky množtví a kvalitě příspěvků byl již Michal Lenc přizvaný do Apache Project Management Committee systému NuttX (Apache NuttX Committee). Záznam přednášky je k dispozici na kanálu InstallFestu.

Po přednášce byl připravený workshop, na který firma STMicroelectronics přes FEL ETC (Embedded Technology Club, vedoucí doc. Jan Fischer) poskytla 25 kitů NUCLEO-L476RG. Všechny se využily a i pozdější reakce účastníků, kteří si zkusili NuttX na jiných/vlastních kitech, byly další radostí z roků naší práce. Připravený Praktický úvod do embedded programování s operačním systémem NuttX je k dispozici na stránkách naší aktivity OTREES (Open Technologies Research Education and Exchange Services).

Ve výuce se již ale zaměřujeme téměř výhradně na instrukční sadu (architekturu) RISC-V. Zde nehrozí žádné žaloby jako u MIPS a ARM, zároveň je z pohledu návrhu a výkladu základní RV32I sady mnohem jednodušší. Podrobnější informace o pokroku a doplnění MMU do našeho simulátoru QtRvSim, dalším rozvoji výukového portálu a syntetizovatelné implementace/modelu RVapo-vhdl nechám na později. Možná až po vydání další verze. Nyní se vrátím k nabídce nově zpracovaných videí.

Předmět Logické systémy a procesory (B0B35LSP) vychází z desetiletí výuky logických návrhů, hradel a FPGA na Katedře řídicí techniky ČVUT FEL. Původně obsahoval jen logický návrh (Logické systémy) a navazoval na něj předmět počítače pro řízení. Později Architektury počítačů. Ale jak program Kybernetika a robotika (KyR), tak program Otevřená Informatika (OI), nabíral témata a rozšiřoval okruh kompetencí a tak nakonec v programu IO byly logické systémy, jako méně důležité pro některé obory, vypuštěné a zůstaly jen jako navazující předmět pro obor Internet of Things (IoT). O úvahách jak pak přeorganizovat témata a výuku architektur počítačů hovoří můj zápisek Jak učíme a jak učit architektury počítačů z roku 2020.

V té době pak program KyR od plnohodnotné výuky architektur počítačů ustoupil zcela a tak se stala jen krátkou, třípřednáškovou pasáží, v rámci předmětu Logické systémy a procesory.

Obsah a materiály tohoto předmětu jsou výsledkem mnohaleté práce doktora Richarda Šusty (jinak mimo jiné námořníka a autora SciFi knih). Předmět nabízí kompletní materiály a volně dostupné knihy pro výuku logiky, VHDL-concurrent, VHDL2-sequential. Součástí je i úvod do dvojkové soustavy - Binární prerekvizita.

Letos jsem byl požádaný, abych poslední tři přednášky o procesorech přednesl v tom zkráceném stylu proti B35APO, pro který připravil materiály doktor Šusta. Díky tomu, že přednášky probíhaly v Zengerově posluchárně na Karlově náměstí, byla k dispozici kvalitní záznamová technika ve správě Střediska výpočetní techniky a informatiky ČVUT FEL. Systém obsluhoval Václav Svoboda a předal mi 160 GB dat ze 4k záznamu. Ten je sice velmi kvalitní, ale díky rozdělení/kombinaci obrazu ze dvou kamer a Full HD prezentace jsou při sledování na běžbém monitoru prezentace a předveším ukázky v simulátoru QtRvSim relativně malé a obtížně čitelné. Provedl jsem tedy přestříhání obrazu tak jako u prvních záznamů z B35APO (přednášky 3 a 4) za COVIDu.

Zpracovaná videa přednášek 11 Procesor, 12 Pipeline a 13 Cache jsem nahrál pod CompArch na VHSky.cz do seznamu Logické systémy a procesory (B0B35LSP LS 2025/26).

Na závěr poslední přednášky jsem přidal i pár slov o SiFive, NASA a Microchipem vyvíjeném procesoru PIC64-HPSC (High-Performance Spaceflight Computing), jeho a další podpoře letových procesorů v systému RTEMS, kam také připíváme. Například nový subsystém pro CAN/CAN FD komunikaci, DP Ing. Michala Lence nebo starší DP (TMS570 Safety Microcontrollers Support for RTEMS Real-Time System) a GSoC projekt Ing. Přemysla Houdka, kde byl započatý i projekt portu a integrace LwIP do RTEMSu, jehož aktuální zajímavou demonstraci zmiňuji i na závěr přednášek pro LSP. Aktuálním pokračováním jsou pak GSoC projekty Controller Area Network (CAN) Stack Improvement: BeagleBone Black D-CAN Driver Implementation a lwIP TCP/IP Network Stack Improvements.

O RISC-V a dalších procesorech a projektech i včetně nasazení do vesmírných misí jsem pak také hovořil na vyzvání na výjezdním setkání Katedry digitálního návrhu na ČVUT FIT. Prezentace RISC-V Processors, Own IP Cores, Code and Porting for Education, RTOSes and Real Missions, která vychází z mé podobné přednášky, kterou jsem měl v Kiruně na The Swedish Institute of Space Physics (Institutet för rymdfysik, IRF), když jsem tam participoval na výuce kurzu Microcomputer engineering with space applications pro program SpaceMaster.        

Komentáře

[GeBu]

Tak na toto "Ve výuce ale již zaměřujeme téměř výhradně na instrukční sadu (architekturu) RISC-V." jsem o pravdu zvědavý.

[kvr]

Tak na naučení a pochopení i implementaci je asi jednodušší než alternativy (třeba ARM64 má některé instrukce docela komplexní, zvláště atomické operace jsou spíš blíž x86). Jestli je v praxi efektivnější, je jiná otázka, pro studium celkem irelevantní.

[RealJ]

Diky, tohle je vzdy zajimave cteni.

[MM]

Díky. Dobré počtení.

[karkar]

Tak tomu se říká dobře odzdrojované.... Dočtu později

[Pavel Píša]

Pro informaci, na ROOT.cz vyšel první z připravované série článků Michala Lence Operační systém NuttX: programování s RTOS na embedded zařízeních.

Časem až jich vyjde více a nebo přibydou další související informace, tak třeba i pro českou komunitu sepíši něco na ABClinuxu.

Jinak krátké zápisky k novinkám, které mohou být užitečný i pro ty, kdo nerozumí česky, většinou posílám své konto na Fediverse https://social.kernel.org/ppisa (s odpověďmi). Ale i tam jsem omezený silami a časem.