Embedded Linux

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Embedded Linux
Introduzione
Progetto STRAGO su WSN, Fase 1
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Napoli, 16 Gennaio 2006
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Perché Embedded Linux?
• Perchè Linux?
• Codice sorgente disponibile;
• Robusto e affidabile;
• Modulare, configurabile e scalabile;
• Supporto avanzato per il networking;
• Non c’è bisogno di licenze;
• Vasto numero di sviluppatori esperti;
• Vasto numero di soluzioni preconfezionate.
• Perchè Embedded?
• Tutti i vantaggi di Linux, più:
• Piccolo footprint,
• Larga diffusione.
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Market share di Embedded Linux
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2005 e previsione per il 2007
Fonte: http://www.linuxdevices.com
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CPU e applicazioni
• Target CPUs basate su:
• ARM, x86, PowerPC e MIPS
• Quali applicazioni?
• Monitoraggio e controllo;
• Controllori e microcontrollori industriali;
• Palmari, e dispositivi cellulari;
• On-board computer per automobili;
• Hardware per telecomunicazioni e networking;
• Set top Box per televisioni;
• … e chi più ne ha più ne metta.
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Distribuzioni Open Source (1)
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Embedded Debian Project -- this project aims to make Debian GNU/Linux a
mainstream choice for embedded projects.
Embedded Gentoo -- A project to create embedded versions of Gentoo Linux has
achieved preliminary releases on x86, MIPS, PPC, and ARM. The releases include
native core system binaries, cross-platform toolchains, and, for x86, an optional
hardened toolchain.
Qplus -- Qplus consists of a reconfigurable embedded Linux kernel, system
libraries, a graphic window system, a target builder, a library optimization tool, and
BSPs for x86 and ARM targets.
uClinux -- a derivative of Linux specifically for microprocessors which do not
provide Memory Management Units (MMUs). Supports a growing list of processors
including: Motorola DragonBall (M68EZ328), M68328, M68EN322, ColdFire, QUICC;
ARM7TDMI; MC68EN302; Axis ETRAX; Intel i960; PRISMA; Atari 68k; and more all
the time!
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Distribuzioni Open Source (2)
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µLinux (a.k.a. muLinux) -- a "full-configured, minimalistic, almost complete,
application-centric tiny distribution" of Linux, made in Italy. µLinux fits on a single
floppy.
ETLinux -- a complete Linux distribution designed to run on small industrial
computers.
… e molte altre, anche commerciali.
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Vantaggi e svantaggi
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• Vantaggi:
• Supporto per numerose piattaforme;
• Interfaccia utente standard;
• File system leggero ed efficiente;
• Fornisce il boot loader;
• Fornisce parecchi driver per diverse periferiche;
• Numerose librerie;
• Supporto completo per la rete;
• Bassi costi.
• Svantaggi:
• Occupa più spazio rispetto i suoi concorrenti;
• Lo scheduling non è completamente real-time;
• Non è completamente preemptive;
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C o C++ per lo sviluppo?
• In generale C è una scelta migliore.
• La programmazione ad oggetti avanzata causa in genere
una crescita delle dimensioni del codice;
• I compilatori C++ possono generare diverse procedure
per una singola funzione;
• Metodi virtuali e polimorfismo rallentano i tempi di lancio
ed esecuzione.
• Le dimensioni del codice sono davvero importanti!
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Set up per lo sviluppo
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Seriale (RS232)
PC di sviluppo
NFS
HD del PC
Rete (Ethernet)
SO Linux
Minicom
Shell telnet
Toolchain di cross compilazione
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Target Box
Fasi di sviluppo di una semplice applicazione
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1. Ottenimento di una shell verso la target box (via minicom o telnet);
2. (opzionale) Creazione di una partizione sul PC di sviluppo e mapping
della partizione sulla target box, via NFS. La partizione può essere
creata via terminale remoto dalla target box verso il PC di sviluppo.
3. Implementazione dell’applicazione in C;
4. Cross-compilazione dell’applicazione dal PC di sviluppo con il tool chain
appropriato per il SO installato sulla target box;
5. L’eseguibile viene posizionato nella partizione precostituita sul PC di
sviluppo o va direttamente inviato alla target box;
6. L’eseguibile viene eseguito dalla target box via terminale remoto.
Più complessa (e pericolosa…) è la creazione di una nuova immagine del
kernel.
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Creazione di una nuova immagine
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• Una nuova immagine del kernel può essere installata per vari motivi:
• Aggiungere i driver per nuove periferiche;
• Aggiornare i driver di periferiche esistenti;
• Cambiare kernel;
• Agigungere librerie di software.
1. make menuconfig: per selezionare le librerie da aggiungere/eliminare,
un altro kernel, un diverso file system…;
2. make: compila i sorgenti del kernel secondo le direttive di cui al punto 1,
e crea un’immagine (fimage) da “flashare” sul dispositivo;
3. Il flash può avvenire secondo diverse modalità (al boot via rete, o via ftp,
via seriale… ) vendor specific;
4. Una volta riavviata, la board dovrebbe funzionare con la nuova
configurazione.
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Il nostro caso: AXIS 83+
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Sistema Operativo Embedded Linux AXIS;
Processore AXIS ETRAX 100LX;
32 MB RAM, 8 MB Flash (di cui 4.5 per programmi)
2 porte seriali RS232;
1 porta seriale programmabile;
1 porta USB;
2 connettori RJ45 per Ethernet.
Prezzo: 299 USD.
• Possibile obiettivo: usare una piattaforma come questa alternativamente alla Stargate.
• Problema: è possibile collegare tale piattaforma alle antenne per i
Motes? E’ possibile installare i driver per tali antenne?
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Caso futuro: Xbow Stargate
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• Sistema Operativo Embedded Linux open source
sviluppato come progetto sourceforge.
• Processore Intel PXA255, XScale, 400 MHz
• 64 MB RAM, 32 MB flash (di cui 22 per programmi)
• PCMCIA slot tipo II
• Compact Flash Slot tipo II
• MICA2 slot a 51 pin (UART, SSP via MICA2 slot)
• Sulla doughter card:
• 1 Porta seriale RS232;
• 1 connettore RJ45 per Ethernet;
• 1 porta USB;
• Prezzo: 700 euro.
• Il kit stargate comprende i sorgenti del SO e i manuali, su CD.
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Riferimenti
Info generali su embedded linux: http://www.linuxdevices.com/
Fasi di sviluppo: http://www.linuxjournal.com/article/7911
http://www.linuxjournal.com/article/8001
Sorgenti Linux Stargate: http://platformx.sourceforge.net/home.html
Xbow: http://www.xbow.com/
Axis: http://developer.axis.com/
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