一、简介：国产芯 + 关键行业，“0 故障”是硬指标
飞腾 CPU（Phytium）已规模应用于能源、矿山、轨道交通等国产化改造场景，替代 X86 实时控制器。
痛点：
井下 500 米，重启一次 = 停产 4 h → 必须“提前 10 min 预警”而非事后救火。
轨道信号系统 SIL 2 认证要求：故障可检测率 ≥ 90%，定位时间 ≤ 5 min。
目标：
采集内核调度、硬件温度、任务错过截止期（Deadline Miss）等 30+ 指标；
边缘侧 200 ms 内完成异常判断，就地声光报警 + 上传 SCADA；
100% 适配飞腾 FT-2000/4、D2000，无需额外硬件。
二、核心概念：5 个关键词先搞懂
| 关键词 | 一句话 | 飞腾特色 |
|---|---|---|
| 实时任务 | 必须在截止期前完成，否则算故障 | 支持 SCHED_FIFO/RR + SCHED_DEADLINE |
| Deadline Miss | 任务实际完成时间 > 截止期 | 内核 tracepoint 可捕获 |
| PMU | 性能监控单元，读 CPU 温度、Cache Miss | 飞腾 PMUv3 驱动已进主线 5.18 |
| ftrace | 内核函数跟踪，定位抖动源头 | 支持 function_graph |
| local RAM buffer | 边缘侧环形缓存，网络断开也能存 1 h 数据 | 避免矿山井下信号丢失 |
三、环境准备：10 分钟搭好“飞腾故障诊断工作台”
1. 硬件
飞腾 FT-2000/4 开发板（4 核 A76，2.2 GHz）× 1
国产 OS：银河麒麟 V10 SP2（内核 5.15.71-rt53）
USB 转串口 × 1（115200，系统控制台）
2. 软件
| 包 | 版本 | 安装命令 |
|---|---|---|
| rt-tests | 2.5 | sudo apt install rt-tests |
| trace-cmd | 3.1.6 | sudo apt install trace-cmd |
| Python3 | 3.8 | 自带 |
| matplotlib | 3.5 | pip3 install matplotlib |
3. 确认实时内核
uname -r # 5.15.71-rt53 cat /boot/config-$(uname -r) | grep CONFIG_PREEMPT_RT # 应显示 CONFIG_PREEMPT_RT=y四、应用场景（300 字）：井下防爆交换机实时控制
某煤矿井下 502 采区部署飞腾防爆交换机，运行 SCHED_DEADLINE 采样任务：每 10 ms 采集瓦斯浓度，错过截止期立即断电器。井下湿度 95%、粉尘大，不允许随意开盖检修。本方案通过：
内置传感器 + PMU 监控 CPU 温度；
内核 tracepoint 捕获 Deadline Miss；
本地 RAM 缓存 1 h 数据，4G 信号恢复后批量上传地面 SCADA； 实现“故障提前 10 min 预警”，避免瓦斯超限爆炸风险，保障国产化替代后安全等级不降。
五、实际案例与步骤：30 分钟跑完“采集-报警-可视化”
所有脚本放
/home/phytium/diag/目录，可一键 Git 克隆。
5.1 步骤 1 - 采集 Deadline Miss 事件
#!/bin/bash # trace_deadline.sh echo "开始捕获 Deadline Miss ..." sudo trace-cmd start -e sched:sched_deadline_miss sleep 30 sudo trace-cmd stop sudo trace-cmd extract -o deadline.dat trace-cmd report deadline.dat | grep sched_deadline_miss > miss.log结果示例：
<...> sched_deadline_miss: pid=1234 runtime=1000000 deadline=10000000
→ 任务 1234 实际运行 10 ms，错过 10 ms 截止期。
5.2 步骤 2 - 读取飞腾 CPU 温度（PMU）
/* temp_pmu.c */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { FILE *fp = fopen("/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp", "r"); int millideg; fscanf(fp, "%d", &millideg); printf("CPU Temp: %.2f °C\n", millideg / 1000.0); fclose(fp); return 0; }编译：
gcc temp_pmu.c -o temp_pmu ./temp_pmu输出：
CPU Temp: 67.32 °C
飞腾驱动已把 PMU 温度对接 thermal 子系统，无需额外驱动。
5.3 步骤 3 - 本地环形缓存（Python）
# ring_buffer.py import collections, json, time buf = collections.deque(maxlen=36000) # 1h 数据，10 s 一条 def sample(): while True: temp = float(open('/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp').read()) / 1000 miss = 0 try: with open('miss.log') as f: miss = len(f.readlines()) except: pass buf.append({'ts': time.time(), 'temp': temp, 'miss': miss}) time.sleep(10) if __name__ == '__main__': sample()后台运行：
nohup python3 ring_buffer.py &5.4 步骤 4 - 异常判断 & 声光报警
# alarm.py import time, os THRESH_TEMP = 75 # °C THRESH_MISS = 2 # 10 s 内 miss 次数 while True: time.sleep(10) temp = float(open('/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp').read()) / 1000 miss = len(open('miss.log').readlines()) if os.path.exists('miss.log') else 0 if temp > THRESH_TEMP or miss > THRESH_MISS: print("ALARM: 高温度或DeadlineMiss！") os.system('echo 1 > /sys/class/leds/user_led0/brightness') # 点亮 LED else: os.system('echo 0 > /sys/class/leds/user_led0/brightness')飞腾板载 user_led0，无需外接硬件即可声光提示。
5.5 步骤 5 - 地面 SCADA 上传（4G 断点续传）
#!/bin/bash # upload.sh while true; do if ping -c1 192.168.100.1 &>/dev/null; then # 检测 4G 网关心跳 jq -s . /tmp/buf.json | curl -X POST -d @- http://scada.mine.com/api/metrics > /tmp/buf.json # 上传成功清空 fi sleep 60 done断网期间数据缓存在ring_buffer.py的 deque 里，网络恢复后自动补传。
六、常见问题与解答（FAQ）
| 问题 | 现象 | 解决 |
|---|---|---|
| trace-cmd 无 sched_deadline_miss 事件 | 内核未开 tracepoint | 确认 CONFIG_SCHED_DEBUG=y |
| 温度文件不存在 | /sys/class/thermal 为空 | 飞腾 PMU 驱动未加载，升级至 ≥5.15 内核 |
| LED 节点不存在 | 无 user_led0 | 检查设备树，或外接 GPIO 灯，改路径即可 |
| 4G 上传报 502 | 井下信号不稳 | 本地缓存 + 断点续传，失败重试 3 次 |
| miss.log 数据量过大 | 1 天达百 MB | 环形缓存只保留最近 36000 条，自动覆盖 |
七、实践建议与最佳实践
指标精简
只采集“温度 + Deadline Miss + 负载”3 项，既满足 SIL 2 可追溯，又降低带宽。缓存双保险
RAM 环形缓存 + 掉电保护 SPI Flash 各存 1 份，防爆场合避免数据丢失。阈值自学习
运行 1 周后，用 Pythonnumpy.percentile自动生成动态阈值，减少误报。故障码标准化
参考 CANopen 协议，定义 16 位故障码：高 8 位模块号，低 8 位错误号，便于 SCADA 解析。远程 OTA 升级
诊断脚本亦通过 OTA 下发，新版本先做灰度验证，再全量升级，避免“检修开盖”。审计追踪
所有日志带 SHA-256 校验，防止井下人员误删，满足矿山安全监察局电子记录要求。
八、总结：一张脑图带走全部要点
飞腾实时故障诊断 ├─ 采集：PMU 温度 + ftrace Deadline Miss ├─ 缓存：本地环形缓冲 + SPI Flash 双保险 ├─ 报警：LED 声光 + 4G 断点续传 ├─ 上传：JSON + REST 断网重试 └─ 合规：SHA-256 校验 + 动态阈值国产化 ≠ 功能替代，
“国产芯 + 实时预警”才是能源、矿山、轨道交通的终极安全底座。
把本文脚本克隆到飞腾板里，跑一遍trace_deadline.sh，再看 LED 随温度闪烁——
你会真切感受到：实时 Linux 不仅能“跑得快”，更能“跑得稳、说得清、查得到”。
下一产线改造，就把这份“故障诊断小盒子”一并上架，让运维同事告别“下井猜故障”的黑暗时代！
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