8、樹莓派下的LabVIEW Linux RT應(yīng)用程序開發(fā)流程（當(dāng)然，也支持C/Python/QT直接編程）
?????? ?正常情況下，如果我們要使用LabVIEW開發(fā)NI的cRIO等RT控制器程序，除了LabVIEW外，還需要安裝NI的Real-time軟件工具包，也就是NI的實時系統(tǒng)工具包。為了方便廣大愛好者和初學(xué)者，為了減少軟件安裝的繁瑣，NI在去年發(fā)布了一款名為社區(qū)版的LabVIEW 2020，內(nèi)置了支持樹莓派和BBB這類含有Linux內(nèi)核的設(shè)備，讓所有的玩家可以輕輕松松搞定樹莓派和BBB的圖形化開發(fā)，并且社區(qū)版的LabVIEW是免費的，也就是說，所有的用戶都可以免費使用這個LabVIEW 2020社區(qū)版。
?????? ?目前這個社區(qū)版是32位的英文版，估計也是為了更好支持樹莓派里面的Linux系統(tǒng)，后續(xù)我們會給大家講解如何將NI更為強大的Real-time軟件工具包和其他特定行業(yè)里面的工具包（比如NI Vision機器視覺工具包、聲音振動分析工具包、高級信號處理工具包等），安裝到樹莓派和BBB等Linux RT設(shè)備里面直接使用。
?????? ?本節(jié)通過在樹莓派里面利用LabVIEW編寫一個簡單的波形生成程序，編譯、下載、部署到樹莓派的Linux RT里面運行，并且生成開機自啟動的exe程序，以此向用戶展示一個基本的Linux RT實時應(yīng)用程序開發(fā)過程。
?? ?8.1、在樹莓派上安裝Digilent公司開發(fā)的最新版LINX軟件工具包（前提）
?????? ?由于樹莓派并非NI官方推出的硬件，如果用戶希望利用LabVIEW來開發(fā)樹莓派里面的Linux RT應(yīng)用程序，那么需要先安裝一下Digilent公司（已經(jīng)被NI收購）開發(fā)的LINX工具包，如果用戶更習(xí)慣或者更擅長于C\C++\Python\QT來開發(fā)樹莓派Linux程序的話，可以跳過這一步，不需要安裝LINX工具包。
?????? ?Linux系統(tǒng)下的LINX工具包具體安裝步驟如下：
?????? ?1）通過VNC或者通過PuTTY連接到樹莓派開發(fā)板，使用以下命令在工作目錄下創(chuàng)建一個臨時文件夾：mkdir lvrt20-schroot
?????? ?2）進入剛剛創(chuàng)建好的目錄：cd lvrt20-schroot
?????? ?3）添加labviewmakerhub軟件源（注意，樹莓派需要聯(lián)網(wǎng)才能獲取和更新）
echo "deb [trusted=yes] http://feeds.labviewmakerhub.com/debian/ binary/"| sudo tee -a /etc/apt/sources.list
?????? ?4）更新軟件源：sudo apt-get update
?????? ?5）下載LINX包：apt-get download lvrt20-schroot:armhf
?????? ?6）安裝修改后的軟件包：sudo dpkg -i lvrt20-schroot.deb
?????? ?注意：如果用戶的樹莓派不方便聯(lián)網(wǎng)的話，前5步也可以換一種方式獲得LINX安裝包，那就是用戶自己找個能上網(wǎng)的電腦，然后把第3）步鏈接里面的LINX deb安裝包先下載到本地電腦上，然后再利用U盤或者VNC將其拷貝或者傳輸?shù)綐漭衫锩妫詈笤倮玫?/strong>6）步的命令安裝一下這個LINX deb工具包就可以了。
?? ?8.2、安裝32位的LabVIEW 2020社區(qū)英文版（建議下載離線文件進行安裝）
?????? ?首先，我們需要安裝一下NI最新發(fā)布的LabVIEW 2020社區(qū)版軟件，大家可以直接登錄NI官方網(wǎng)站：ni.com，然后搜索LabVIEW 2020，找到下載頁面。需要注意的是，目前高版本的LabVIEW及其工具包，默認情況下，NI推薦采用網(wǎng)絡(luò)在線安裝，也就是通過NI Package Manager來安裝，好處是用戶再也不用東找西找，直接在NI Package Manager里面搜索需要的軟件關(guān)鍵字，然后自動在線下載和安裝，在一些網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達的國家，這種方式非常好，但是在中國，訪問美國服務(wù)器，速度非常慢，經(jīng)常安裝到一半就斷線，然后又提示用戶重新下載安裝，非常麻煩，除非翻墻。所以我們推薦用戶在NI的官網(wǎng)上將所需要的LabVIEW和軟件工具包先離線下載到本地電腦上再安裝，這樣可以確保萬無一失。
?????? ?打開瀏覽器，輸入下面的鏈接：
https://www.ni.com/zh-cn/support/downloads/software-products/download.labview.html#370001
?????? ?選擇最新的版本：LabVIEW 2020 SP1社區(qū)版，然后，點擊右下角的“下載”按鈕，大小1.91G，如圖9-149所示。對于購買了LabVIEW My FPGA Pro5軟件工具包的用戶，我們會提供全套軟件的百度云盤下載鏈接。
? ? ? ? 下載完成后，直接雙擊安裝，安裝結(jié)束后，重啟電腦就可以了，安裝過程這里就不再贅述了！
?? ?8.3、新建樹莓派Linux RT終端項目（LabVIEW 2020）
?????? ?要想使用LabVIEW開發(fā)帶Linux RT系統(tǒng)的樹莓派或者BBB或者RK3399里面的應(yīng)用程序，必須先創(chuàng)建一個Real-time實時終端，后續(xù)的操作過程跟NI的cRIO完全一樣。
?????? ?首先，啟動LabVIEW 2020之后，點擊左上角的“File”選擇“New...”，如圖9-150所示；在彈出來的頁面中，選擇“Empty Project”，新建一個空白的項目，如圖9-151所示。
? ? ? ? 點擊“OK”按鈕即可創(chuàng)建出一個空白的LabVIEW項目，保存一下，取名為“LabVIEW_Raspi_CM4+Linux_RT+PCIe+FPGA.lvproj”，如圖9-152所示。這個項目名稱的含義是，我們采用LabVIEW直接開發(fā)工業(yè)級樹莓派CM4，通過PCIe總線跟FPGA板子進行通信，無論是樹莓派里面的Linux RT程序還是FPGA里面的程序都采用LabVIEW直接開發(fā)。
? ? ? ??右擊“LabVIEW_Raspi_CM4+Linux_RT+PCIe+FPGA.lvproj”項目名稱，在下拉菜單里面選擇“New>>Targets and Devices...”，如圖9-153所示。在彈出來的終端選擇對話框里面，先切換到“New target or device”，再展開下面的LINX文件夾，找到樹莓派“Raspberry Pi”，如圖9-154所示，雖然名稱不是最新的4代樹莓派CM4，但是并不影響我們的使用；當(dāng)然用戶如果有BBB這個板子，也可以選擇，反正跑的都是NI的Linux RT系統(tǒng)。
? ? ? ??點擊“OK”按鈕，即可在空白的項目里面新建出來一個樹莓派RT設(shè)備，如圖9-155所示，這個默認的名稱是早期的2代樹莓派，這里，我們直接將其重命名為Raspberry Pi CM4，也就是我們買的最新款的工業(yè)級樹莓派CM4，如圖9-156所示。
? ? ? ??細心的用戶發(fā)現(xiàn)了，默認創(chuàng)建的樹莓派RT終端設(shè)備的IP地址全是0，所以無法跟實際的樹莓派硬件互聯(lián)，因此，這里我們需要先把樹莓派項目里面的IP地址改成我們之前配置的樹莓派有線或者無線IP地址。具體操作過程如下：
?????? ?右擊樹莓派RT終端設(shè)備名稱，在下拉菜單里面“Properties”屬性，如圖9-157所示；然后在彈出來的屬性配置頁面里面找到IP地址一欄，輸入樹莓派的有線或者無線IP地址，考慮到有線傳輸更穩(wěn)定，所以這里，我們將IP地址設(shè)置成：169.254.105.254，如圖9-158所示。
? ? ? ??另外，有些用戶會問，我們這里面編寫的LabVIEW RT VI編譯下載到樹莓派里面，具體的路徑是多少呢？能不能人為修改默認的路徑呢？答案是可以的，就在剛剛打開的屬性頁面里面，選中左側(cè)最下面的“Miscellaneous”其他選項，可以看到，默認下載到樹莓派里面的路徑是：/home/lvuser/natinst/bin，如圖9-159所示；如果用戶想自定義一個路徑，可以在這個地方進行修改。
? ? ? ??最后，將樹莓派通過網(wǎng)線接到Windows開發(fā)電腦上，給樹莓派上電，然后右擊樹莓派項目終端名稱，在下拉菜單里面選擇“Connect”，如圖9-160；此時，上位機LabVIEW會嘗試去鏈接下位機樹莓派設(shè)備，如果一切正常的話，在彈出來的“部署過程”里面可以看到初始化、計算依賴關(guān)系、下載以及部署成功的提示，如圖9-161所示；點擊“Close”按鈕關(guān)閉對話框，重新回到樹莓派終端項目里面，此時，樹莓派小圖標右下角的LED燈亮起了，如圖9-162所示，說明上位機開發(fā)電腦上的LabVIEW Linux RT已經(jīng)成功連接上了樹莓派終端設(shè)備。
? ? ? ??至此，關(guān)于上位機LabVIEW跟樹莓派之間的Linux RT項目準備工作就完成了！
?? ?8.4、新建樹莓派Linux RT應(yīng)用程序（VI）
?????? ?為了測試樹莓派里面的Linux RT能不能正常運行LabVIEW編寫的VI程序，我們需要在這個終端下面新建一個VI，注意，這個VI隸屬于樹莓派，一般也稱之為RT系統(tǒng)下的實時應(yīng)用程序VI。
?????? ?這個實驗例程是本書關(guān)于樹莓派的第一個測試程序，為了結(jié)構(gòu)和層次分明，我們先右擊“Raspberry Pi CM4”終端，在下拉菜單里面選擇“New>>Virtual Folder”新建一個虛擬文件夾，如圖9-163所示；將這個虛擬文件夾重命名為“實驗1-樹莓派波形仿真顯示”，如圖9-164所示；然后在這個虛擬文件夾上右擊，選擇“New>>VI”，新建一個Linux RT下的VI應(yīng)用程序，如圖9-165所示；最后將這個VI保存一下，命名為“實驗1-樹莓派波形仿真顯示.vi”，如圖9-166所示。
? ? ? ??雙擊打開這個新建的VI，切換到程序框圖里面，添加一個while循環(huán)和一個波形仿真快速VI，然后在前面板上放置一個波形圖顯示控件和一個反應(yīng)while循環(huán)運行的數(shù)值顯示控件，因為這個程序很簡單，具體的編寫過程這里就不再贅述了，直接給出VI程序框圖和前面板界面，分別如圖9-167和9-168所示。
?? ?8.5、編譯、下載、運行樹莓派Linux RT應(yīng)用程序（VI）
?????? ?當(dāng)RT下的VI編寫完成后，就可以編譯下載到樹莓派里面運行測試了。對于一般的Linux嵌入式設(shè)備來說，程序編譯、下載和調(diào)試非常的麻煩，但是對于LabVIEW來說，非常簡單，就跟開發(fā)上位機VI一樣，直接點擊運行箭頭即可自動完成編譯、下載和部署，并且也支持在線前面板和程序框圖里面的探針和斷點運行，可以說，完全繼承了NI Linux RT下的所有優(yōu)點。
?????? ?我們直接點擊“實驗1-樹莓派波形仿真顯示.vi”程序前面板上的運行箭頭，然后會彈出一個部署進度對話框，可以看到上位機會把這個程序框圖里面用到的NI Linux RT環(huán)境下的各種VI庫部署到樹莓派里面，部署完成后會提示成功，如圖9-169所示；細心的用戶可以觀察到，樹莓派當(dāng)前的Memory內(nèi)存空間還剩下91%，非常多，說明我們用LabVIEW開發(fā)的Linux RT程序?qū)嶋H上不會占用太多資源，程序雖然部署下去了，但是并沒有運行，我們需要點擊“Close”關(guān)閉這個對話框或者勾選下面的“Close on successful compilation”，這樣以后每次程序下載部署完成后都會自動關(guān)閉這個窗口，如圖9-170所示。
? ? ? ??部署窗口關(guān)閉之后，VI立刻運行起來了，前面板的波形圖顯示控件里面，出現(xiàn)一條向左慢慢移動的正弦曲線，如圖9-171所示，這是因為我們在波形仿真Express VI里面設(shè)置的正弦信號頻率跟采樣率之間不能整除導(dǎo)致的，就像示波器一樣，這樣可以動態(tài)的觀察實驗現(xiàn)象；同時代表while循環(huán)的“Running”顯示控件里面的數(shù)值也按照1ms的速度遞增起來，因為程序框圖里面的while循環(huán)周期設(shè)置的是1ms。感興趣的用戶還可以測試一下探針和斷點功能，要想把VI停下來，可以點擊前面板上的“Stop”停止按鈕，退出while循環(huán)。
?? ?8.6、生成開機啟動項下載到樹莓派Linux RT里面（startup.rtexe）
?????? ?上面的VI雖然已經(jīng)編譯下載部署到樹莓派里面運行了，一旦樹莓派重啟，這個VI程序就沒有了，這是因為先前部署到樹莓派里面的VI，實際是在Linux RT內(nèi)存里面運行的，并沒有下載或者說固化到樹莓派的硬盤上，因此，掉電就沒有了。
?????? ?本節(jié)教會大家如何將我們編寫好的Linux RT VI程序固化到樹莓派的硬盤里面，并且可以開機自啟動運行起來。
?????? ?首先，右擊“Build Specifications”編譯生成規(guī)范，在下拉菜單里面選擇“Real-Time Application”創(chuàng)建一個應(yīng)用程序編譯生成規(guī)范，如圖9-172所示；然后在彈出來的生成規(guī)范屬性配置頁面里面進行參數(shù)設(shè)置，考慮到后續(xù)還有很多其他實驗要編譯下載，建議大家給每個VI的編譯生成規(guī)范取個名稱，比如第一個實驗，我們將名稱改成“實驗1-樹莓派波形仿真生成顯示”，以示區(qū)分，下面的“Target filename”名稱建議不要改，就用默認的“startup.rtexe”，如圖9-173所示，因為同一個時刻我們能在樹莓派跑的開機自啟動VI就一個；接著，在左側(cè)的目錄里面切換到“Source Files”，將實驗1 對應(yīng)的主VI添加到右側(cè)的“Startup VIs”一欄中，如圖9-174所示；如果用戶想修改一下編譯生成的rtexe啟動程序所在的樹莓派路徑，可以在左側(cè)目錄里面選中“Destinations”，然后就能修改樹莓派上的目標路徑了，如圖9-175所示，一般情況下，不建議改動，默認路徑就行；最后點擊屬性頁面下方的“OK”按鈕關(guān)閉這個窗口返回到LabVIEW樹莓派終端項目下，此時，程序生成規(guī)范下面多出來一個名為“實驗1-樹莓派波形仿真生成顯示”的編譯選項，如圖9-176所示。
? ? ? ? 接下來，我們可以右擊這個RT exe程序生成規(guī)范，在彈出來的下拉菜單里面選擇“Set as startup”設(shè)置為啟動項，如圖9-177所示；然后再右擊選擇“Run as startup”將rtexe程序設(shè)置為開機啟動項并且下載到樹莓派里面運行，如圖9-178所示。
? ? ? ? 在作為啟動項編譯下載之前，還需要右擊程序生成規(guī)范名稱Build一下，生成rtexe程序，如圖9-179所示，選擇Explorer可以瀏覽找到編譯出來的rtexe程序所在的本地電腦路徑；然后再點擊這個“Run as startup”，LabVIEW會立刻將選中的VI進行下載部署到樹莓派里面，同時會控制樹莓派進行重啟，并提醒用戶，如圖9-180所示；重啟過程中，上位機LabVIEW樹莓派終端會自動斷開，重啟完成后，右擊樹莓派終端選擇“Connect”連接時，會彈出一個提示框，如圖9-181所示，大致的意思就是：上位機發(fā)現(xiàn)樹莓派里面已經(jīng)有一個rtexe程序在運行了，如果你想繼續(xù)連接這個樹莓派進行開發(fā)的話，可以單擊“OK”按鈕，終止樹莓派里面部署的startup.rtexe程序，因為LabVIEW認為，只要選擇連接，就會進去開發(fā)者模式，所以終止樹莓派里面的rtexe程序運行也是合情合理的。
