1 引言

不同的機器視覺庫（例如 MVTec 的 HALCON）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在 Linux 操作系統(tǒng)上會作為應(yīng)用程序運行。Linux 支持應(yīng)用的輕松移植，并為不同的硬件（例如網(wǎng)絡(luò)接口、大容量存儲，甚至是攝像機）提供了通用軟件接口。因此，當視覺傳感器必須捕獲和處理圖像，但無需將原始圖像傳輸?shù)揭曈X計算機時，很適合使用 Linux 平臺。

這樣的器件可能還需要使用 IO-Link 來控制外部執(zhí)行器或傳感器。例如，可將其用于測量與物體之間的距離或控制閃光強度和持續(xù)時間。如圖 1-1 所示，可通過使用 IO-Link PHY（例如 TIOL111）和 SoC 的集成式 UART 來實現(xiàn) IO-Link。本文檔介紹在 Linux 上實現(xiàn)實時協(xié)議的不同方式以及獲得的計時抖動。

在嵌入式 Linux 系統(tǒng)上處理諸如 IO-Link 之類的實時通信會是一項挑戰(zhàn)。在 Linux 用戶空間中，無法在 μs 范圍內(nèi)以確定性計時讀寫外設(shè)（如 UART）。Linux 調(diào)度程序并不適合此類應(yīng)用，并且還必須處理其他任務(wù)。調(diào)度程序會導致計時抖動（具體情況取決于 CPU 負載），進而無法實現(xiàn)實時通信。

另一種方法是集成到 Linux 內(nèi)核中。在內(nèi)核空間中，高分辨率計時器可產(chǎn)生只能被另一個內(nèi)核計時器或硬件外設(shè)阻止的精確計時。在這種情況下，抖動優(yōu)于用戶空間實現(xiàn)方式，但是其仍然存在。另外，將復雜的堆棧移入內(nèi)核空間也并不總是一種良好設(shè)計做法。

第三種選擇是使用單獨的處理器內(nèi)核來處理實時通信。除了兩個 Arm?Cortex?-A15 內(nèi)核之外，Sitara? AM5728 SoC 還具有多個可用于該應(yīng)用的 Arm Cortex-M4 內(nèi)核?？蓪栏裼嫊r部分卸載，而 Arm Cortex-A15 和 M4 內(nèi)核之間會建立非關(guān)鍵通信鏈路以用于交換數(shù)據(jù)。