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Brief Industry Paper: Budget-based real-time Executor for Micro-ROS
arXiv - CS - Operating Systems Pub Date : 2021-05-12 , DOI: arxiv-2105.05590 Jan StaschulatRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany, Ralph LangeRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany, Dakshina Narahari DasariRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany
arXiv - CS - Operating Systems Pub Date : 2021-05-12 , DOI: arxiv-2105.05590 Jan StaschulatRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany, Ralph LangeRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany, Dakshina Narahari DasariRobert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany
The Robot Operating System (ROS) is a popular robotics middleware framework.
In the last years, it underwent a redesign and reimplementation under the name
ROS~2. It now features QoS-configurable communication and a flexible layered
architecture. Micro-ROS is a variant developed specifically for
resource-constrained microcontrollers (MCU). Such MCUs are commonly used in
robotics for sensors and actuators, for time-critical control functions, and
for safety. While the execution management of ROS 2 has been addressed by an
Executor concept, its lack of real-time capabilities make it unsuitable for
industrial use. Neither defining an execution order nor the assignment of
scheduling parameters to tasks is possible, despite the fact that advanced
real-time scheduling algorithms are well-known and available in modern RTOS's.
For example, the NuttX RTOS supports a variant of the reservation-based
scheduling which is very attractive for industrial applications: It allows to
assign execution time budgets to software components so that a system
integrator can thereby guarantee the real-time requirements of the entire
system. This paper presents for the first time a ROS~2 Executor design which
enables the real-time scheduling capabilities of the operating system. In
particular, we successfully demonstrate the budget-based scheduling of the
NuttX RTOS with a micro-ROS application on an STM32 microcontroller.
中文翻译:
行业简报:基于预算的Micro-ROS实时执行器
机器人操作系统(ROS)是一种流行的机器人中间件框架。在过去的几年中,它以ROS〜2的名义进行了重新设计和重新实现。现在,它具有可配置QoS的通信和灵活的分层体系结构。Micro-ROS是专门为资源受限的微控制器(MCU)开发的一种变体。此类MCU通常用于机器人技术中的传感器和执行器,对时间要求严格的控制功能以及安全性。尽管执行器概念已解决了ROS 2的执行管理问题,但由于它缺乏实时功能,因此不适合工业使用。尽管先进的实时调度算法是众所周知的,并且在现代RTOS中可用,但既不能定义执行顺序,也不能为任务分配调度参数。例如,NuttX RTOS支持基于保留的调度的变体,这对工业应用非常有吸引力:它允许将执行时间预算分配给软件组件,从而使系统集成商可以保证整个系统的实时需求。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。
更新日期:2021-05-13
中文翻译:
行业简报:基于预算的Micro-ROS实时执行器
机器人操作系统(ROS)是一种流行的机器人中间件框架。在过去的几年中,它以ROS〜2的名义进行了重新设计和重新实现。现在,它具有可配置QoS的通信和灵活的分层体系结构。Micro-ROS是专门为资源受限的微控制器(MCU)开发的一种变体。此类MCU通常用于机器人技术中的传感器和执行器,对时间要求严格的控制功能以及安全性。尽管执行器概念已解决了ROS 2的执行管理问题,但由于它缺乏实时功能,因此不适合工业使用。尽管先进的实时调度算法是众所周知的,并且在现代RTOS中可用,但既不能定义执行顺序,也不能为任务分配调度参数。例如,NuttX RTOS支持基于保留的调度的变体,这对工业应用非常有吸引力:它允许将执行时间预算分配给软件组件,从而使系统集成商可以保证整个系统的实时需求。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。本文首次提出了ROS〜2执行器设计,该设计可实现操作系统的实时调度功能。特别是,我们成功地演示了在STM32微控制器上使用micro-ROS应用程序对NuttX RTOS进行基于预算的调度。