【原创】xenomai环境下开源实时数控系统LinuxCNC编译安装
LinuxCNC是一款基于Linux操作系统的开源实时数控系统，可将普通计算机转变为高效的CNC（计算机数字控制）机器，本文记录xenomai下linuxcnc的构建简单记录，xenomai下构建无特别之处，主要参考链接
https://www.linuxcnc.org/docs/devel/html/code/building-linuxcnc.html
。
1.环境
软硬件环境
桌面环境：Ubuntu 24.04+xenomai3.3
硬件：rk3588（nanoPi R6/T6）
对xenomai内核要求
要在使linuxcnc在xenomai上运行，内核配置Local version必须是
-xenomai
，即
CONFIG_LOCALVERSION="-xenomai"
，这样linuxcnc编译配置时才能识别xenomai环境，否则不实时。
General setup ---> (-xenomai) Local version - append to kernel release
使用
uname -a
命令确认：
对xenomai库要求
如果你需要编译生成linuxcnc debian安装包，由于生成linuxcnc debian安装包过程中会处理库的安装依赖生成依赖信息，这就要求xenomai库文件libcobalt.so属于某个debian包，通俗的说要求我们的xenomai库也是通过debian包安装的，而不是直接make install这种方式直接安装的，否则会产生如下类似错误。
dpkg-shlibdeps: error: no dependency information found for /usr/xenomai/lib/libcobalt.so.2 (used by debian/linuxcnc-uspace/usr/lib/libuspace-xenomai.so.0)
解决方式1：xenomai通过构建debian库来安装，可以参考本博客其他文章
编译构建xenomai库debian安装包
解决方式2：找到
Debian/rules
，打开之后找到
override_dh_shlibdeps
，在
dpkg-shlibdeps
那一行最后加上如下选项：
--dpkg-shlibdeps-params=--ignore-missing-info
以忽依赖信息。
安装依赖包
先安装依赖的工具和库，我遇到的有这些，不同的环境有差别，出错再对应安装不具备的即可。
sudo apt install pkg-config build-essential automake libtool m4 autoconf libudev-dev libmodbus-dev libusb-1.0-0-dev libgpiod-dev libglib2.0-dev libgtk-3-dev yapps2 intltool libboost-dev python3-dev libboost-python-dev gtkwave bwidget tclx libeditreadline-dev python3-pip python3-tk libglu1-mesa-dev libxmu-dev asciidoc devscripts debhelper libtirpc-dev libtirpc-common tcl8.6-dev tk8.6-dev python3-opengl python3-full
2.本地编译linuxcnc
首先需要安装该工具（
sudo apt install git
）然后拉取代码，如下所示：
$ git clone https://github.com/LinuxCNC/linuxcnc.git linuxcnc-source-dir
配置
拉代码生成配置文件
$ git clone https://github.com/LinuxCNC/linuxcnc.git linuxcnc-source-dir
$ cd linuxcnc-source-dir/src
$ ./autogen.sh
生成得
configure
，它需要许多可选参数。通过运行以下命令列出
configure
的所有参数：
$ cd linuxcnc-source-dir/src
$ ./configure --help
最常用的参数是：
--with-realtime=uspace为任何实时平台或非实时平台构建。生成的 LinuxCNC 可执行文件将在带有 Preempt-RT 补丁的 Linux 内核（提供实时机器控制）和普通（未打补丁）Linux 内核（提供 G 代码模拟，但不提供实时机器控制）上运行。
如果安装了 Xenomai（通常来自 libxenomai-dev 软件包）或 RTAI（通常来自名称以 “rtai-modules ”开头的软件包）的开发文件，也将启用对这些实时内核的支持。
--with-realtime=/usr/realtime-$VERSION使用旧的“内核实时”模型构建 RTAI 实时平台。这要求您在
/usr/realtime-$VERSION
中安装 RTAI 内核和 RTAI 模块。生成的 LinuxCNC 可执行文件将仅在指定的 RTAI 内核上运行。--enable-build-documentation除了可执行文件之外，还构建文档。此选项会显着增加了编译所需的时间，因为构建文档非常耗时。如果不需要构建文档，则可省略此参数。
--disable-build-documentation-translation禁用为所有可用语言构建翻译文档。翻译文档的构建需要花费大量时间，因此如果不是真正需要的话，建议跳过它。
$ ./configure --with-realtime=uspace --enable-build-documentation
....
checking for xeno-config... /usr/bin/xeno-config
checking for realtime API(s) to use... uspace+xenomai
...
######################################################################
# LinuxCNC - Enhanced Machine Controller #
######################################################################
# #
# LinuxCNC is a software system for computer control of machine #
# tools such as milling machines. LinuxCNC is released under the #
# GPL. Check out http://www.linuxcnc.org/ for more details. #
# #
# #
# It seems that ./configure completed successfully. #
# This means that RT is properly installed #
# If things don't work check config.log for errors & warnings #
# #
# Next compile by typing #
# make #
# sudo make setuid #
# (if realtime behavior and hardware access are required) #
# #
# Before running the software, set the environment: #
# . (top dir)/scripts/rip-environment #
# #
# To run the software type #
# linuxcnc #
# #
######################################################################
配置编译
$ make -j $(nproc)
...
Linking rtapi_app
Linking libuspace-xenomai.so.0
....
之后，如果只想构建 LinuxCNC 的特定部分，可以在
make
命令行上命名想要构建的部分。例如，正在开发名为
froboz
的组件，则可以通过运行以下命令来构建其可执行文件：
$ cd linuxcnc-source-dir/src
$ make ../bin/froboz
如果在支持实时的系统上运行（请参阅下面的
实时
部分），此时需要一个额外的构建步骤：
$ sudo make setuid
成功构建 LinuxCNC 后，就可以运行测试了：
$ source ../scripts/rip-environment
$ runtests
pi@NanoPi-R6S:~/linuxcnc-source-dir/src$ linuxcnc
LINUXCNC - 2.10.0~pre0
Machine configuration directory is '/home/pi/linuxcnc-source-dir/configs/sim/axis'
Machine configuration file is 'canterp.ini'
Starting LinuxCNC...
linuxcncsvr (61089) emcsvr: machine 'Canterp Example' version '1.1'
linuxcnc TPMOD=tpmod HOMEMOD=homemod EMCMOT=motmod
Note: Using XENOMAI (posix-skin) realtime
milltask (61103) task: machine 'Canterp Example' version '1.1'
halui (61105) halui: machine 'Canterp Example' version '1.1'
Found file(LIB): /home/pi/linuxcnc-source-dir/lib/hallib/basic_sim.tcl
....
这也可能会失败！阅读整个文档，尤其是
设置测试环境
部分。
3. 构建debian安装包
构建 Debian 软件包时，LinuxCNC 从源代码编译并包含依赖信息，同时可选地包含文档（这会增加构建时间，但可以跳过）。编译后的 LinuxCNC 存储在
.deb
文件中，该文件可安装在相同架构的任何计算机上。安装后，LinuxCNC 可在
/usr/bin
和
/usr/lib
中运行，如同其他系统软件。
此构建模式主要用于：
- 打包软件以交付给最终用户。
- 为未安装构建环境或无法访问互联网的计算机构建软件。
构建 Debian 软件包需要
dpkg-buildpackage
工具（由
dpkg-dev
提供），并确保所有必要的脚本都已安装，这通常通过安装
build-essential
虚拟包来实现。
$ sudo apt-get install build-essential
构建 Debian 软件包还要求安装所有特定于软件包的构建依赖项。安装所有构建依赖项的最直接方法是执行（从同一目录）：
$ cd linuxcnc-source-dir
$ ./debian/configure
$ sudo apt-get build-dep .
可以使用
dpkg-checkbuilddeps
来检查依赖是否满足 （也来自作为构建必需依赖项的一部分安装的 dpkg-dev 软件包）程序来完成其工作（请注意，它需要从
linuxcnc-source-dir
目录运行：
$ dpkg-checkbuilddeps
满足这些先决条件后，构建 Debian 软件包包括两个步骤。
第一步是通过运行以下命令从 git 存储库生成 Debian 包脚本和元数据：
$ cd linuxcnc-dev
$ ./debian/configure
Note:
debian/configure
根据您构建的平台接受参数，它默认在用户空间（“uspace”）中运行 LinuxCNC，期望 preempt_rt 内核将延迟降至最低。
no-docs
：跳过构建文档。uspace
：配置为 Preempt-RT 实时或非实时（兼容两者），或使用
noauto
禁用自动检测。
配置 Debian 软件包脚本和元数据后，通过运行
dpkg-buildpackage
来构建软件包：
$ dpkg-buildpackage -b -uc -j$(nproc)
Note：
要构建的典型 Debian 软件包，您可以运行不带任何参数的 dpkg-buildpackage。如上所述，该命令传递了两个额外的选项。与所有优秀的 Linux 工具一样，手册页包含
man dpkg-buildpackage
的所有详细信息。
-uc不要对生成的二进制文件进行签名。仅当您想将软件包分发给其他人时，您才需要使用自己的 GPG 密钥对软件包进行签名。未设置该选项并且无法对包进行签名不会影响 .deb 文件。
-b这对于避免编译与硬件无关的内容非常有帮助，对于 LinuxCNC 来说就是文档。无论如何，该文档可以在线获取。
如果您在编译时遇到困难，请在线查看 LinuxCNC 论坛。目前正在出现的是对 DEB_BUILD_OPTIONS 环境变量的支持。将其设置为
nodocs要跳过构建文档，最好使用
-B
标志来 dpkg-buildpackage。
nocheck跳过 LinuxCNC 构建过程的自检。这可以节省一些时间并减少对某些可能不适用于您的系统的软件包（尤其是 xvfb）的需求。您不应该设置此选项来对构建按预期执行有额外的信心，除非遇到依赖项方面的困难。
环境变量可以与命令的执行一起设置，例如
DEB_BUILD_OPTIONS=nocheck dpkg-buildpackage -uc -B
4.安装构建的Debian软件包
Debian 软件包可以通过其 .deb 扩展名来识别。安装它的工具
dpkg
是每个 Debian 安装的一部分。
dpkg-buildpackage
创建的 .deb 文件可以在 linuxcnc-source-dir 上面的目录中找到，即在
..
中。要查看包中提供了哪些文件，请运行
dpkg -c ../linuxcnc-uspace*.deb
LinuxCNC 的版本将是文件名的一部分，旨在与星号匹配。列出的文件可能太多，无法显示在您的屏幕上。如果您无法在终端中向上滚动，请添加
| more
该命令的
| more
是使其输出通过所谓的“寻呼机”传递。用“q”退出。
要安装软件包，请运行
sudo dpkg -i ../linuxcnc*.deb
如果依赖不全，使用
sudo apt --fix-broken install
自动安装缺失的依赖。
安装完成后在ubuntu应用列表即可看到linuxcnc。
5. latency-test
通过命令行测试
pi@NanoPi-R6S:~$ latency-test
Note: Using XENOMAI (posix-skin) realtime
测试的是cpu0的实时性，会差一些，以隔离的cpu核latency测试为准。此时可以通过
cat /proc/xenomai/sched/threads
确认已经在xenomai内核调度运行。
pi@NanoPi-R6S:~$ cat /proc/xenomai/sched/threads
CPU PID CLASS TYPE PRI TIMEOUT STAT NAME
0 0 idle core -1 - R [ROOT/0]
1 0 idle core -1 - R [ROOT/1]
2 0 idle core -1 - R [ROOT/2]
3 0 idle core -1 - R [ROOT/3]
4 0 idle core -1 - R [ROOT/4]
5 0 idle core -1 - R [ROOT/5]
6 0 idle core -1 - R [ROOT/6]
7 0 idle core -1 - R [ROOT/7]
0 126087 rt cobalt 0 - X rtapi_app
0 126090 rt cobalt 98 43us D rtapi_app
0 126091 rt cobalt 97 255us D rtapi_app
pi@NanoPi-R6S:~$ cat /proc/xenomai/sched/stat
CPU PID MSW CSW XSC PF STAT %CPU NAME
0 0 0 2971573 0 0 00018008 83.6 [ROOT/0]
1 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/1]
2 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/2]
3 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/3]
4 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/4]
5 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/5]
6 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/6]
7 0 0 0 0 0 00018000 100.0 [ROOT/7]
0 126087 1 1 5 0 000680c0 0.0 rtapi_app
0 126090 1 1759321 1759322 0 00048044 16.0 rtapi_app
0 126091 1 43964 43964 0 00048044 0.4 rtapi_app
启动一个示例
