Flashear un kernel Linux en tiempo real PREEMPT_RT en Seeed reComputer Jetson con JetPack 6.2.1
Un kernel en tiempo real, también conocido como kernel PREEMPT_RT, es una variante del kernel Linux con capacidades mejoradas de planificación en tiempo real. Su objetivo principal es reducir la latencia de planificación y mejorar el determinismo de la ejecución de tareas, en lugar de aumentar el rendimiento bruto de cómputo.
En comparación con un kernel Linux estándar, un kernel en tiempo real permite que las tareas de alta prioridad preempcionen los recursos de CPU más rápidamente y reduce el jitter de temporización causado por interrupciones y planificación de hilos. Esto ayuda a que las tareas de control se ejecuten de forma estable en ciclos fijos. En escenarios de robótica, automatización industrial, control de movimiento, conducción autónoma y computación en el borde, un kernel en tiempo real puede mejorar significativamente la estabilidad y fiabilidad de las cargas de trabajo en tiempo real como el control de motores, la adquisición de datos de sensores y la comunicación por buses industriales, incluidos CAN y EtherCAT.
Esta guía se basa en el BSP oficial NVIDIA Jetson Linux R36.4.4. Fusiona el BSP R36.4.4 de Seeed, compila de forma cruzada el kernel PREEMPT_RT y flashea el sistema en el SSD NVMe de un dispositivo Jetson de Seeed.
Referencias
- NVIDIA Jetson Linux R36.4.4 Quick Start
- NVIDIA Jetson Linux R36.4.4 Kernel Customization
- Artículo de referencia en CSDN
Requisitos de hardware
- Un PC host x86 con Ubuntu
- Un dispositivo Seeed reComputer o reServer que se va a flashear
Crear un espacio de trabajo y descargar los archivos del sistema
Crea un espacio de trabajo en el PC host:
mkdir ~/RT_ws
cd ~/RT_ws
Ve a NVIDIA Jetson Linux R36.4.4, descarga los cuatro archivos resaltados en la imagen de abajo y colócalos en el espacio de trabajo ~/RT_ws.
Descarga el paquete ZIP del código fuente desde Seeed-Studio/Linux_for_Tegra, o clona el repositorio:
git clone https://github.com/Seeed-Studio/Linux_for_Tegra.git
Debido a que este nombre de directorio puede entrar en conflicto con el nombre de directorio oficial de NVIDIA, se recomienda descargar el paquete ZIP y extraerlo siguiendo los pasos de esta guía.
Comprueba que existan los siguientes archivos en ~/RT_ws:
ls -lh \
Jetson_Linux_R36.4.4_aarch64.tbz2 \
Tegra_Linux_Sample-Root-Filesystem_R36.4.4_aarch64.tbz2 \
public_sources.tbz2 \
aarch64--glibc--stable-2022.08-1.tar.bz2 \
Linux_for_Tegra-r36.4.4.zip
Instalar dependencias en el host
cd ~/RT_ws
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y \
qemu-user-static \
python3-pip \
device-tree-compiler \
flex \
bison \
libncurses-dev \
libssl-dev \
build-essential \
sshpass \
abootimg \
nfs-kernel-server \
libxml2-utils
Extraer el BSP oficial, rootfs, fuentes, toolchain y overlay de Seeed
cd ~/RT_ws
mkdir -p l4t-gcc
tar xf aarch64--glibc--stable-2022.08-1.tar.bz2 -C l4t-gcc
tar xf Jetson_Linux_R36.4.4_aarch64.tbz2
tar xf public_sources.tbz2 -C .
unzip -q Linux_for_Tegra-r36.4.4.zip -d seeed_overlay
sudo tar xpf Tegra_Linux_Sample-Root-Filesystem_R36.4.4_aarch64.tbz2 -C Linux_for_Tegra/rootfs/
El rootfs debe extraerse con sudo tar xpf. No uses tar normal, de lo contrario la propiedad y los permisos de los archivos serán incorrectos. Si ya lo has extraído, puedes seguir usando el directorio existente. Limpia el directorio antiguo solo cuando quieras empezar completamente desde cero.
Extraer las fuentes de NVIDIA
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra/source
tar xf kernel_src.tbz2
tar xf kernel_oot_modules_src.tbz2
tar xf nvidia_kernel_display_driver_source.tbz2
Fusionar el overlay BSP de Seeed
cd ~/RT_ws
cp -a seeed_overlay/Linux_for_Tegra-r36.4.4/. Linux_for_Tegra/
Este paso debe completarse antes de compilar. El overlay de Seeed modifica el kernel, los módulos OOT, los archivos DTS y Makefile de hardware/nvidia/t23x/nv-public, y bootloader/generic/BCT. Si se omite este paso, durante el flasheo solo estará disponible la configuración oficial del kit de desarrollo de NVIDIA y no se incluirá la información de la carrier board de Seeed.
Aplicar los binarios de NVIDIA al rootfs e instalar los prerrequisitos de flasheo
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
sudo ./apply_binaries.sh
sudo ./tools/l4t_flash_prerequisites.sh
Compilar el kernel PREEMPT_RT, los módulos OOT y el DTB
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra/source
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=~/RT_ws/l4t-gcc/aarch64--glibc--stable-2022.08-1/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-
./nvbuild.sh -r
La opción -r habilita la configuración oficial PREEMPT_RT de NVIDIA. El directorio de salida de la compilación es ~/RT_ws/Linux_for_Tegra/source/kernel_out. Después de una compilación correcta, el sufijo de la versión del kernel debería incluir -rt-tegra.
Desplegar Image, DTB y DTBO con do_copy.sh de Seeed
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra/source
./do_copy.sh
# Additional checks:
ls -lh ../kernel/Image
ls ../kernel/dtb/tegra234-j401-p3768-0000+p3767-0000-recomputer.dtb
ls ../kernel/dtb/tegra234-j201-p3768-0000+p3767-0000-recomputer-indu.dtb
do_copy.sh es el punto de entrada de despliegue en el BSP de Seeed. Copia los DTB de reComputer y reServer compilados, los DTBO de cámara y GMSL, y el nuevo kernel/Image.
Si do_copy.sh informa que no se puede encontrar un DTB de Seeed, normalmente significa que el overlay de Seeed no se fusionó completamente o que la compilación no usó el source/Makefile con overlay de Seeed.
Instalar los módulos del kernel en el rootfs
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra/source
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=~/RT_ws/l4t-gcc/aarch64--glibc--stable-2022.08-1/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-
export INSTALL_MOD_PATH=~/RT_ws/Linux_for_Tegra/rootfs/
sudo -E ./nvbuild.sh -i
Copiar los DTBO comunes de Seeed a rootfs/boot y actualizar el initrd
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-p3767-camera-p3768-imx219-dual-seeed.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-p3767-camera-p3768-imx219-quad-seeed.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-p3767-camera-p3768-imx477-dual-seeed.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-p3767-camera-p3768-imx219-imx477-seeed.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-p3767-camera-p3768-imx477-imx219-seeed.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-seeed-gmsl*.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo cp -a kernel/dtb/tegra234-seeed-orbbec-335lg-overlay.dtbo rootfs/boot/ 2>/dev/null || true
sudo ./tools/l4t_update_initrd.sh
Copiar archivos DTBO a rootfs/boot permite que el sistema siga usando los overlays de cámara y GMSL de Seeed después del arranque. l4t_update_initrd.sh escribe las nuevas dependencias de módulos en el initrd. No omitas este paso para arranque desde NVMe.
Comprobar la salida de la compilación
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
ls -lh kernel/Image
ls kernel/dtb/tegra234-j*.dtb
find rootfs/lib/modules -maxdepth 1 -type d -name '*-rt-tegra' -print
Si estás flasheando un reComputer J401, al menos deberían existir los siguientes archivos:
kernel/dtb/tegra234-j401-p3768-0000+p3767-0000-recomputer.dtb
kernel/dtb/tegra234-j401-p3768-0000+p3767-0001-recomputer.dtb
kernel/dtb/tegra234-j401-p3768-0000+p3767-0003-recomputer.dtb
kernel/dtb/tegra234-j401-p3768-0000+p3767-0004-recomputer.dtb
Entrar en modo Force Recovery y comprobar la conexión USB
Pon el interruptor REC del dispositivo en ON y conecta el PC host x86 al puerto Debug/Device que está junto a él con un cable USB.
En el PC host, ejecuta:
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
lsusb
Deberías ver una salida similar a:
Bus <bbb> Device <ddd>: ID 0955:<nnnn> NVIDIA Corp.
Si no aparece 0955, comprueba el jumper REC/GND o el flujo del botón de modo de recuperación, confirma que el cable Type-C admite transmisión de datos y asegúrate de que el dispositivo USB de NVIDIA se haya pasado a Ubuntu si estás usando una máquina virtual.
Seleccionar el nombre de configuración de la placa Seeed
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
export SEEED_BOARD_CONF=recomputer-orin-j401
test -f "${SEEED_BOARD_CONF}.conf"
Nombres de configuración disponibles:
recomputer-orin-j401
recomputer-industrial-orin-j201
reserver-industrial-orin-j401
recomputer-orin-j40mini
recomputer-orin-super-j401
recomputer-orin-robotics-j401
recomputer-orin-robotics-j401-gmsl
reserver-agx-orin-j501x
reserver-agx-orin-j501x-gmsl
La siguiente tabla asigna los modelos de producto a los nombres de configuración:
| Modelo de producto | Nombre de configuración |
|---|---|
| reComputer classic J3010/J3011/J4011/J4012 | recomputer-orin-j401 |
| reComputer Industrial J3010/J3011/J4011/J4012 | recomputer-industrial-orin-j201 |
| reServer Industrial J3010/J3011/J4011/J4012 | reserver-industrial-orin-j401 |
| reComputer Mini J40 Serie | recomputer-orin-j40mini |
| reComputer Super J401 Serie | recomputer-orin-super-j401 |
| reComputer Robotics J401 Serie | recomputer-orin-robotics-j401 o recomputer-orin-robotics-j401-gmsl |
| reServer AGX Orin J501x | reserver-agx-orin-j501x o reserver-agx-orin-j501x-gmsl |
Rellenar las variables de EEPROM del módulo e información de la placa
Al flashear directamente en línea y cuando la lectura de la EEPROM por USB funciona con normalidad, las herramientas de NVIDIA normalmente pueden leer esta información automáticamente.
Si encuentras un error sobre información de módulo o placa faltante, rellena las variables de abajo según el modelo real del módulo antes de flashear.
Valores comunes de Orin NX / Orin Nano:
| Módulo | BOARDID | BOARDSKU | FAB | BOARDREV | CHIP_SKU |
|---|---|---|---|---|---|
| Orin Nano 4GB | 3767 | 0004 | 300 | N.2 | 00:00:00:D6 |
| Orin Nano 8GB | 3767 | 0003 | 300 | N.2 | 00:00:00:D6 |
| Orin NX 16GB | 3767 | 0000 | 300 | G.3 | 00:00:00:D3 |
| Orin NX 8GB | 3767 | 0001 | 300 | M.3 | 00:00:00:D4 |
Valores comunes de AGX Orin J501x:
| Módulo | BOARDID | BOARDSKU | FAB | BOARDREV | CHIP_SKU |
|---|---|---|---|---|---|
| AGX Orin 32GB | 3701 | 0004 | 500 | J.0 | 00:00:00:D2 |
| AGX Orin 64GB | 3701 | 0005 | 500 | M.0 | 00:00:00:D0 |
Ejemplo para reComputer J4012 / Orin NX 16GB:
export BOARDID=3767
export BOARDSKU=0000
export FAB=300
export BOARDREV=G.3
export CHIP_SKU=00:00:00:D3
Ejemplo para reComputer J3011 / Orin Nano 8GB:
export BOARDID=3767
export BOARDSKU=0003
export FAB=300
export BOARDREV=N.2
export CHIP_SKU=00:00:00:D6
Comprueba las variables:
echo "CONF=${SEEED_BOARD_CONF} BOARDID=${BOARDID} BOARDSKU=${BOARDSKU} FAB=${FAB} BOARDREV=${BOARDREV} CHIP_SKU=${CHIP_SKU}"
El archivo de configuración de Seeed selecciona DTB_FILE según el board_sku que se asigna a BOARDSKU. Si BOARDSKU es incorrecto, el flasheo puede completarse correctamente, pero el dispositivo puede arrancar con el DTB equivocado. En ese caso, los periféricos, Ethernet, M.2, cámaras o GPIO pueden no funcionar correctamente.
Flashear a NVMe
cd ~/RT_ws/Linux_for_Tegra
sudo -E BOARDID="${BOARDID}" BOARDSKU="${BOARDSKU}" FAB="${FAB}" BOARDREV="${BOARDREV}" CHIP_SKU="${CHIP_SKU}" \
./tools/kernel_flash/l4t_initrd_flash.sh \
--external-device nvme0n1p1 \
-c tools/kernel_flash/flash_l4t_t234_nvme.xml \
-p "-c bootloader/generic/cfg/flash_t234_qspi.xml --no-systemimg" \
--showlogs \
--network usb0 \
"${SEEED_BOARD_CONF}" \
external
Este comando flashea el SSD NVMe y gestiona la configuración de arranque QSPI para Orin NX y Orin Nano. El argumento final external significa que el sistema rootfs arranca desde el NVMe externo. Si el dispositivo tiene dos SSD NVMe, sigue siendo recomendable usar external para que el rootfs use PARTUUID.
Después de flashear
Después de que el flasheo se complete correctamente, apaga el dispositivo, retira el puente REC/GND o suelta el botón de modo de recuperación y vuelve a encender el dispositivo Jetson.
Verificar el kernel en tiempo real y el DTB
Comprueba la versión del kernel:
uname -a
La salida debe incluir el sufijo -rt.
Comprueba la configuración del kernel:
zcat /proc/config.gz | grep PREEMPT
La salida debe incluir:
CONFIG_PREEMPT_RT=y
Usa cyclictest para probar el jitter de planificación:
sudo apt install -y rt-tests
sudo cyclictest -Sp90-i1000-l100000
Después de esperar un período de tiempo, comprueba si el valor Avg es inferior a 20 microsegundos. Salida de ejemplo:
T: 0 ( 1290) P:99 I:1000 C:100000 Min: 5 Act:10 Avg: 7 Max: 18
T: 1 ( 1291) P:99 I:1000 C:100000 Min: 4 Act: 9 Avg: 7 Max: 20
Si las comprobaciones anteriores se superan, el kernel en tiempo real PREEMPT_RT se ha instalado correctamente.
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