OrangePi Alpro开箱体验 ubuntu 与 openEuler 实时性对比

OrangePi Alpro开箱体验 & ubuntu 与 openEuler 实时性对比

  • 1 介绍
    • 1.1 概述
    • 1.2 OrangePi Kunpeng Pro vs OrangePi AIpro
  • 2 开箱
  • 3 芯片介绍
    • OrangePi AIpro(8T)
    • Atlas 200I DK A2
  • 4 开机
    • 连接鼠标、键盘、显示器
    • 桌面
    • 查看系统信息
    • 配置网络查看IP
    • 远程SSH
    • WinSCP
  • 5 GPIO Tool
    • gpio_operate 命令说明
    • gpio_operate 操作 12 引脚
    • IO 控制 RGB 灯
  • 6 ubuntu 与 openEuler 实时性对比
      • 查看配置 kernel.sched_rt_runtime_us & kernel.sched_rt_period_us
    • cyclictest 介绍
    • 6.1 ubuntu22.04 测试
      • 安装 cyclictest
      • 运行
        • 切root，加实时用户组都失败
        • 设置参数 sched_rt_runtime_us 为 -1 【*】
      • 测试
        • 负载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
        • 空载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
    • 6.2 openEuler 22.03 测试
      • 测试
        • 满载测试
        • 空载测试
  • 7 openEuler
    • 7.1 烧写 openEuler 镜像到 TF 卡中的方法
    • 7.2 远程SSH
    • 7.3 查看内核版本
    • 7.4 命令
  • 8 补充
    • 8.1 指令
    • 8.2 快捷键
    • 8.3 CPU 性能提升
  • 参考

1 介绍

1.1 概述

OrangePi AIpro(8T) 开发板，是香橙派与华为联合打造的，偏向人工智能应用。

1.2 OrangePi Kunpeng Pro vs OrangePi AIpro

OrangePi Kunpeng Pro 与 OrangePi AIpro 都是和华为合作产品。

华为麒麟、昇腾、鲲鹏等几大系列芯片中，昇腾和鲲鹏都致力于成为算力底座，昇腾面向AI计算，鲲鹏面向通用计算。
在这里插入图片描述
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2 开箱

在这里插入图片描述
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3 芯片介绍

昇腾 Ascend 310 系列有 310B1 和 310B4。
310B1：表示芯片算力规格为20T。
310B4：表示芯片算力规格为8T。

目前已知，OrangePi AIpro(8T) 和 Atlas 200I DK A2 都采用 310B4 芯片。算力都是 8 TOPS。

OrangePi AIpro(8T)

OrangePi AIpro(8T) 使用 Hi1910 模块，其中包含一个芯片 Ascend 310B4，对应算力是 8 TOPS。Ascend 310B1 芯片算力是 16 TOPS。
在这里插入图片描述
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(base) root@orangepiaipro:/home/HwHiAiUser/Desktop# npu-smi info
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| npu-smi 23.0.0                                   Version: 23.0.0                                       |
+-------------------------------+-----------------+------------------------------------------------------+
| NPU     Name                  | Health          | Power(W)     Temp(C)           Hugepages-Usage(page) |
| Chip    Device                | Bus-Id          | AICore(%)    Memory-Usage(MB)                        |
+===============================+=================+======================================================+
| 0       310B4                 | Alarm           | 0.0          47                15    / 15            |
| 0       0                     | NA              | 0            1985 / 7545                             |
+===============================+=================+======================================================+

# npu-smi info -t board -i 0 -c 0
NPU ID                         : 0
Chip ID                        : 0
Chip Type                      : Ascend
Chip Name                      : 310B4
Chip Version                   : V1
Board ID                       : 0x280b
Module Board ID                : NA
PCB ID                         : NA
BOM ID                         : 1
Die ID                         : V1, 17450D64 01C20310 519BD217 5A69090A 26B80000

Atlas 200I DK A2

Atlas 200I DK A2 采用 310B4 芯片。

Atlas 200I DK A2 是 Atlas 200DK 之后的一款产品，从2022年一直酝酿至今，终于在2023年5月6日-7日昇腾AI开发者峰会2023正式发布。

该开发者套件，算力 8 TOPS，通常配备有4GB RAM和128GB的microSD存储空间，操作系统为Ubuntu 22.04 LTS。此外，它还支持CANN（Compute Architecture for Neural Networks）7.0.RC1版本，用于神经网络计算的优化和加速。

售价 1999。
在这里插入图片描述

4 开机

连接鼠标、键盘、显示器

在这里插入图片描述

桌面

账户：HwHiAiUser
密码：Mind@123
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查看系统信息

可以看到预装系统是Ubuntu，版本是22.04
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配置网络查看IP

先连接 wifi，然后使用 ifconfig 查看 IP 地址 192.168.0.115
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远程SSH

  • 账户：root
  • 密码：Mind@123

电脑中在 cmd 窗口中输入

ssh root@192.168.0.115
然后输入密码进入

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WinSCP

  • 账户：root
  • 密码：Mind@123

WinSCP 连接后，方便传输文件。
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5 GPIO Tool

如下图，本开发板有40pin引脚。
在这里插入图片描述

开发板 40 pin 接口引脚的功能如下表所示，其中标红部分的引脚默认配置为GPIO 功能，可以直接使用，其他具有 GPIO 复用功能的引脚需要修改DTS 配置才能正常使用 GPIO 的功能。
在这里插入图片描述
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Linux 镜像中预装了 gpio_operate 工具用于设置 GPIO 管脚的输入与输出方向，也可将每个 GPIO 管脚独立的设为 0 或 1。

gpio_operate 命令说明

类型描述
gpio_groupGPIO组号，取值为[0，8]
gpio_pinGPIO管脚号，取值为[0，31]
directionGPIO 管脚方向，取值为[0，1]
0：输入方向
1：输出方向
valueGPIO 管脚值，取值为[0，1]
当 GPIO 管脚方向为输入方向时，不允许设置 GPIO 管脚值
# gpio_operate help
(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate -h
Usage: gpio_operate <Command|-h> [Options...]
gpio_operate Command:-h                              : This command's help information.set_value                       : Set gpio pin value.get_value                       : Get gpio pin value.set_direction                   : Set gpio pin direction value.get_direction                   : Get gpio pin direction value.# 查询GPIO管脚方向
gpio_operate get_direction gpio_group gpio_pin
eg: gpio_operate get_direction 7 3# 设置GPIO管脚方向
gpio_operate set_direction gpio_group gpio_pin direction
eg: gpio_operate set_direction 7 3 1# 查询GPIO管脚值
gpio_operate get_value gpio_group gpio_pin
eg: gpio_operate get_value 7 3# 用于设置GPIO管脚值为高电平或者低电平
# 注意设置管脚值前，请确保已将 GPIO 管脚的方向设置为输出
gpio_operate set_value gpio_group gpio_pin value
eg: gpio_operate set_value 7 3 1

gpio_operate 操作 12 引脚

(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate get_direction 7 3
Get gpio pin direction value successed, value is 0.
(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate set_direction 7 3 1
Set gpio pin direction value successed.
(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate get_value 7 3
Get gpio pin value successed, value is 0.
(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate set_value 7 3 1
Set gpio pin value successed.
(base) root@orangepiaipro:~# gpio_operate get_value 7 3
Get gpio pin value successed, value is 1.
(base) root@orangepiaipro:~#

IO 控制 RGB 灯

  • 选择引脚
12：IO [7,3]
13：IO [1,6]
14：GND
15：IO [2,15]
  • 设置GPIO管脚方向为输出方向
gpio_operate set_direction 7 3 1
gpio_operate set_direction 1 6 1
gpio_operate set_direction 2 15 1
  • 设置电平
gpio_operate set_value 7 3 1
gpio_operate set_value 1 6 1
gpio_operate set_value 2 15 1

在这里插入图片描述

6 ubuntu 与 openEuler 实时性对比

都不做实时优化的情况下进行对比：

查看配置 kernel.sched_rt_runtime_us & kernel.sched_rt_period_us

(base) root@orangepiaipro:# sysctl kernel.sched_rt_runtime_us
kernel.sched_rt_runtime_us = 950000
(base) root@orangepiaipro:# sudo sysctl kernel.sched_rt_period_us
kernel.sched_rt_period_us = 1000000
(base) root@orangepiaipro:#

/proc/sys/kernel/sched_rt_period_us //默认是1000000us
/proc/sys/kernel/sched_rt_runtime_us //默认是950000us

表示1s内，实时进程最多占用cpu 0.95s的时间，其余0.05s需要留给TASK_RUNNING的普通进程，以免普通进程被饿死。

设置参数

sudo sysctl -w kernel.sched_rt_runtime_us=950000  
sudo sysctl -w kernel.sched_rt_period_us=1000000

cyclictest 介绍

cyclictest 所测得的延时是中断延时加调度延时。
在这里插入图片描述

6.1 ubuntu22.04 测试

安装 cyclictest

（1）Debian / Ubuntu 系统可直接安装

apt-get install rt-tests

（2）git 仓库源码下载编译安装【最新版本】

  • 拷贝 cyclictest 的 Git 仓库
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/clrkwllms/rt-tests.git
  • 进入本地 git 仓库
cd rt-tests
  • make编译
make
  • 生成执行文件

在这里插入图片描述

（3）git 仓库源码下载编译安装【推荐稳定版】

# 需要安装libnuma-devel包后make编译
apt install numactl-devel
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/rt-tests/rt-tests.git
cd rt-tests
git checkout stable/v1.0
make all
make install
make cyclictest

运行

直接运行会报错

(base) root@orangepiaipro:/opt/worthsen/rt-tests# ./cyclictest
Unable to change scheduling policy!
either run as root or join realtime group
(base) root@orangepiaipro:/opt/worthsen/rt-tests#
切root，加实时用户组都失败

进程调度策略（特别是与实时（realtime）调度相关的）需要特殊权限，并需要加入实时用户组。

  • 切root用户
  • 加入实时用户组
# 检查是否存在一个名为 rt 或其他名称的实时用户组
grep rt /etc/group# 创建一个新的实时用户组（如果尚不存在）
sudo groupadd rt# 将你的用户添加到实时用户组
sudo usermod -aG rt your_username# 退出并重新登录，或者重启你的会话，以使组更改生效。# 验证你是否已加入实时用户组：
groups
设置参数 sched_rt_runtime_us 为 -1 【*】
(base) root@orangepiaipro:# sudo sysctl -w kernel.sched_rt_runtime_us=-1
kernel.sched_rt_runtime_us = -1

测试

负载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
./cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0 & ./hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P

hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P 是用来制作负载的

  • -l -1: 表示hackbench将以无限循环方式运行，不会自动退出。
  • -g 15: 设置每个进程组（group）的进程数量为15。每个进程组将会生成一组进程进行通信。
  • -f 25: 设置每个进程组之间的父子关系的数量为25。这决定了进程组之间的通信方式。
  • -P: 使用多个CPU核心来运行测试，以模拟多核系统的情况。

cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0

  • -t 4: 指定使用4个线程进行测试。每个线程将创建一个周期性负载。
  • -p 99: 设置线程的优先级为99，这是最高的实时优先级。使用最高优先级可以更好地测试系统的实时性能。
  • -n: 在测试期间禁止休眠。这将防止系统进入休眠状态，以保持系统处于活跃状态。
  • -m: 运行测试前锁定内存。这将防止测试期间的内存分页错误，并提供更一致的测试结果。
  • -d 0: 禁用延迟输出。这将阻止输出每个线程的详细延迟数据，只显示测试的总体统计信息

(1)满载测试会卡，为了顺利控制测试时间，一个 cmd Terminal 先关闭cyclictest，让统计数据先停止

(base) root@orangepiaipro:# killall cyclictest

(2)运行命令的 cmd Terminal 中后关闭 hackbench

# kill hackbench
ctrl + c
  • 300s
CPU 序号线程优先级时间间隔（ms）计数器最小值平均值最大值
0991000307071413140
1991000307074414242
2991000312029411232
39910003120254142249
(base) root@orangepiaipro:# cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0 & hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P
[1] 5885
Running in process mode with 15 groups using 50 file descriptors each (== 750 tasks)
Each sender will pass -1 messages of 100 bytes
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 152.37 122.29 85.64 96/1423 6738T: 0 ( 5935) P:99 I:1000 C: 307071 Min:      4 Act:   13 Avg:   13 Max:     140
T: 1 ( 5992) P:99 I:1000 C: 307074 Min:      4 Act:   14 Avg:   14 Max:     242
T: 2 ( 6041) P:99 I:1000 C: 312029 Min:      4 Act:   10 Avg:   11 Max:     232
T: 3 ( 6082) P:99 I:1000 C: 312025 Min:      4 Act:   13 Avg:   14 Max:    2249
^CSignal 2 caught, longjmp'ing out!
longjmp'ed out, reaping children
sending SIGTERM to all child processes
signaling 750 worker threads to terminate
Time: 325.087
[1]+  Done                    cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0
(base) root@orangepiaipro:#
空载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
./cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0
  • 300s
CPU 序号线程优先级时间间隔（ms）计数器最小值平均值最大值
0991000300325361826
199100030032036609
299100030031435500
399100030030835234
(base) root@orangepiaipro:# cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 17.53 17.41 17.18 2/669 5453T: 0 ( 5367) P:99 I:1000 C: 300325 Min:      3 Act:    9 Avg:    6 Max:    1826
T: 1 ( 5368) P:99 I:1000 C: 300320 Min:      3 Act:    7 Avg:    6 Max:     609
T: 2 ( 5369) P:99 I:1000 C: 300314 Min:      3 Act:    9 Avg:    5 Max:     500
T: 3 ( 5370) P:99 I:1000 C: 300308 Min:      3 Act:    7 Avg:    5 Max:     234
(base) root@orangepiaipro:#
(base) root@orangepiaipro:/home/HwHiAiUser/Desktop#

6.2 openEuler 22.03 测试

步骤同上

测试

满载测试
  • 300s
CPU 序号线程优先级时间间隔（ms）计数器最小值平均值最大值
09910003057473131209
1991000305763312394
2991000305747312921
39910003057383112106
sh-5.1# cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0 & hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P
[1] 4141
Running in process mode with 15 groups using 50 file descriptors each (== 750 tasks)
Each sender will pass -1 messages of 100 bytes
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 134.12 97.08 52.06 120/1240 4990T: 0 ( 4191) P:99 I:1000 C: 305747 Min:      3 Act:   80 Avg:   13 Max:    1209
T: 1 ( 4255) P:99 I:1000 C: 305763 Min:      3 Act:   14 Avg:   12 Max:     394
T: 2 ( 4297) P:99 I:1000 C: 305747 Min:      3 Act:   20 Avg:   12 Max:     921
T: 3 ( 4413) P:99 I:1000 C: 305738 Min:      3 Act:   12 Avg:   11 Max:    2106
^CSignal 2 caught, longjmp'ing out!
longjmp'ed out, reaping children
sending SIGTERM to all child processes
signaling 750 worker threads to terminate
Time: 312.209
[1]+  Done                    cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0
sh-5.1#
空载测试
  • 300s
CPU 序号线程优先级时间间隔（ms）计数器最小值平均值最大值
099100030070034100
1991000300693341842
299100030068834175
399100030068133135
sh-5.1# cyclictest -t 4  -p 99 -n -m -d 0
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 17.21 17.35 15.56 1/486 3961T: 0 ( 3859) P:99 I:1000 C: 300700 Min:      3 Act:    4 Avg:    4 Max:     100
T: 1 ( 3860) P:99 I:1000 C: 300693 Min:      3 Act:    3 Avg:    4 Max:    1842
T: 2 ( 3861) P:99 I:1000 C: 300688 Min:      3 Act:    3 Avg:    4 Max:     175
T: 3 ( 3862) P:99 I:1000 C: 300681 Min:      3 Act:    3 Avg:    3 Max:     135
sh-5.1#

7 openEuler

7.1 烧写 openEuler 镜像到 TF 卡中的方法

详细步骤请看用户手册。https://orangepi.net/wp-content/uploads/2024/05/OrangePi_AI_Pro_v0.3.1.pdf
（1）32GB 或更大容量的 TF卡
（2）TF 卡插入读卡器，然后插入电脑
如果 TF 卡已经有系统，需要格式化。工具软件 SDCardFormatter。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
（3）下载镜像 openEuler
（4）下载烧录工具软件 balenaEtcher

  • Portable 版本无需安装，双击打开就可以使用

  • 以管理员身份运行

  • 选择镜像，选择盘符，开始烧录
    在这里插入图片描述

  • 烧录中
    在这里插入图片描述

  • 校验
    在这里插入图片描述

  • 成功
    显示校验失败，不过 TF 卡插入板子，可以运行。

（5）打开 balenaEtcher，以管理员身份运行

7.2 远程SSH

  • 账户：root
  • 密码：Mind@123

电脑中在 cmd 窗口中输入

ssh root@192.168.0.100
然后输入密码进入

在这里插入图片描述

7.3 查看内核版本

-sh-5.1# cat /proc/version
Linux version 5.10.0+ (root@orangepi-M600) (aarch64-target-linux-gnu-gcc (Do-Compiler V100R001C13B001) 7.3.0, GNU ld (Do-Compiler V100R001C13B001) 2.38) #1 SMP Tue Jan 30 11:14:55 CST 2024-sh-5.1# cat /etc/os-release
NAME="openEuler"
ID="openEuler"
VERSION_ID="22.03"
ANSI_COLOR="0;31"VERSION="22.03 LTS dracut-055-4.oe2203"
PRETTY_NAME="openEuler 22.03 LTS dracut-055-4.oe2203 (Initramfs)"
DRACUT_VERSION="055-4.oe2203"-sh-5.1# npu-smi info
+--------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| npu-smi 23.0.0                                   Version: 23.0.0                                       |
+-------------------------------+-----------------+------------------------------------------------------+
| NPU     Name                  | Health          | Power(W)     Temp(C)           Hugepages-Usage(page) |
| Chip    Device                | Bus-Id          | AICore(%)    Memory-Usage(MB)                        |
+===============================+=================+======================================================+
| 0       310B4                 | Alarm           | 0.0          47                15    / 15            |
| 0       0                     | NA              | 0            1580 / 7545                             |
+===============================+=================+======================================================+
-sh-5.1#

7.4 命令

# 安装
sudo dnf install package_name

8 补充

8.1 指令

# 查看Ubuntu发行版版本号
lsb_release -a# 查看当前系统的内核名称、主机名、内核发型版本、节点名
uname -a# 查询设备信息
npu-smi info# 查询设备0中编号为0（NPU）的芯片的详细信息
npu-smi info -t board -i 0 -c 0# 查看昇腾芯片的详细信息
ascend-dmi -i -dt

8.2 快捷键

# ubuntu 锁屏快捷键
Ctrl+Alt+L# 截屏
Ctrl + Shift + Print Screen键

8.3 CPU 性能提升

官方使用 Unixbench 进行跑分测试，结果数据如下：

在主频 1.0GHz 的情况下，OrangePi AIPro 的单核分数平均为 590.6，四核分数平均为 1932.9；

CPU 的频率提升至 1.6GHz 的情况下，OrangePi AIPro 的单核分数平均为 911.9，四核分数平均为 2909.5。

主频提升之后，OrangePi AIPro 开发板的 CPU 性能得到提升，单核测试得分提高了 54.4%，四核测试得分提高了 50.5%。

参考

1、香橙派(Orange Pi) 官网
2、香橙派(Orange Pi) 官方–OrangePi AIpro(8T)
3、华为–迈向智能世界白皮书
4、昇腾Ascend之npu-smi工具在Atlas 200I DK A2的简单使用
5、华为Atlas 200I DK A2开箱！
6、HUAWEI Atlas 200I DK A2 昇腾AI开发者套件 “小藤”开发者套件 8TOPS算力
7、昇腾Ascend之npu-smi工具在Atlas 200I DK A2的简单使用
8、香橙派和华为合作的开发板，一个从来没想过的组合-香橙派 Al Pro
9、openEuler 22.03 LTS 版本新增了 Preempt_RT 内核实时补丁
10、Atlas 200I A2 Accelerator Module 23.0.3 Driver Development Guide 03
11、Linux 实时性能测试工具——Cyclictest
12、Linux 实时性能测试工具——Cyclictest 的使用与分析
13、实时性测试：cyclictest详解
14、cyclictest无法执行问题
15、14. RT-Linux

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