LFD450 Embedded Linux Entwicklung

Ziele

In diesem Kurs lernen Sie die Techniken, die für Entwicklung von embedded Linux Geräten notwendig sind.

Dabei lernen Sie u.a.:

• Linux Kernel Architektur, mit Schwerpunkt auf den essentiellen Punkten für die Adaption des Kernels auf eine embedded Plattform.
• Techniken für die Bestimmtung der korrekten Größe des Systems für die Projektanforderungen
• Eine Vielzahl der zur Verfügung stehenden Ressourcen für die Erstellung einer Cross-Entwicklungsumgebung für Embedded-Systeme
• Die verfügbaren Optionen für die Bibliotheken und Application User-Spaces hinsichtlich der Anforderungen der Embedded-Systme

Die vermittelten Schulungsinhalte gelten für alle großen Linux-Distributionen.

Zielgruppe

• Erfahrene Entwickler
• Programmierer und Ingenieure

Voraussetzungen

• Vertrautheit mit Linux-Dienstprogrammen
• Kenntnisse in der C-Programmierung
• Erfahrung in der Linux- oder Unix-Entwicklung

Agenda

Einführung

• Die Linux Foundation
• Urheberrecht und keine vertraulichen Informationen
• Schulungen der Linux Foundation
• Zertifizierungsprogramme und digitale Auszeichnungen
• Linux-Distributionen
• Plattformen
• Vorbereitung Ihres Systems
• Änderungen in Linux
• Dokumentation und Links

Vorbereitungen

• Linux-Distributionen
• Installation der virtuellen Maschine
• Verfahren

Wie man in OSS-Projekten arbeitet

• Überblick, wie man richtig beiträgt
• Wissen, woher der Code kommt: DCO und CLA
• Nah am Mainline bleiben für Sicherheit und Qualität
• Herausfinden, welches Problem Sie lösen möchten
• Betreuer und ihre Arbeitsabläufe und Methoden identifizieren
• Frühzeitig Feedback einholen und offen arbeiten
• Schrittweise Beiträge leisten, keine großen Code-Dumps
• Geduldig sein, langfristige Beziehungen entwickeln, hilfreich sein

Eingebettete und Echtzeit-Systemkonzepte

• Grundlegende Konzepte
• Schutzmotivationen
• off the Shelf (OTS)
• Echtzeit-Betriebssysteme
• Echtzeit-Linux
• Unterstützung für benutzerdefinierte Hardware
• Ressourcen

Cross-Entwicklungsumgebungen: Ziele und Bedürfnisse

• Einführung
• Warum ist es schwierig?
• Projektzielüberlegungen

Kbuild-System

• Einführung
• Kbuild-Makefiles
• Kconfig-Grundlagen
• Kconfig durchsuchen

Cross-Entwicklungstoolchain

• Der Compiler-Triplet
• Eingebauter Cross-Compiler für Linux-Distributionen
• Linaro
• CodeSourcery
• crosstool-ng
• Buildroot
• OpenEmbedded
• Yocto-Projekt
• Clang

QEMU

• Was ist QEMU?
• Warum QEMU verwenden?
• Emulierte Architekturen
• Image-Formate

Booten eines Zielentwicklungsboards von uSD

• Warum verwenden wir uSD-Karten?
• Software auf eine uSD-Karte bekommen
• Von Flash booten
• Warum die Verwendung von uSD-Karten eine schlechte Idee ist?

Booten eines Zielentwicklungsboards über Ethernet

• Verwendung von virtueller Hardware
• Ein einfacherer Weg zu entwickeln
• Der Boot-Prozess mit TFTP und NFSroot

Bootloader und U-Boot

• Bootcode-Stufen
• Einige GPL-BIOSes
• Einige GPL-Bootloader
• Das U-Boot
• U-Boot-Kommandozeile
• U-Boot-Umgebung

Kernel-Konfiguration, -Kompilierung, -Booten

• Konfiguration des Kernels für das Entwicklungsboard

Gerätetreiber

• Gerätetypen
• Geräte Nodes
• Zeichentreiber

Device Trees

• Was sind Device Trees?
• Was Device Trees tun und was sie nicht tun
• Device Tree-Syntax
• Device Tree-Durchgang
• Device Tree-Bindungen
• Device Tree-Unterstützung in Bootloadern
• Verwendung von Device Tree-Daten in Treibern
• Koexistenz und Konvertierung alter Treiber

Ziel-Dateisystem-Packaging

• Ziele des eingebetteten Dateisystems
• Verzeichnisse: ein Überblick
• Typen von eingebetteten Dateisystemen

Root-Dateisystem-Auswahl

• SysV init vs. BusyBox init
• udev vs. BusyBox mdev
• Systemd
• Auswahl der C-Library

Konfiguration von uClibc

• Konfiguration von uClibc für NFS

Eine weitere alternative C-Bibliothek: musl

• Was ist musl?
• Konfiguration von BuildRoot für musl

BusyBox-Dienstprogrammsuite erstellen

• Grundlegende Funktionsweise
• Integration mit Buildroot

Kernel-Überwachung und -Debugging

• Tracing und Profiling
• Ftrace, Trace-Cmd, Kernelshark
• Perf
• Verwendung von perf
• sysctl
• SysRq-Taste
• oops-Meldungen
• Kernel-Debugger
• debugfs

Richtige Größe

• Oft benötigte eingebettete Komponenten
• Bestandsaufnahme der Kernelgrößen

Speichertechnologie-Geräte (Flash-Speicher-Dateisysteme)

• Was sind MTD-Geräte?
• NAND vs. NOR vs. eMMC
• Treiber- und Benutzer-Module
• Flash-Dateisysteme

Komprimierte Dateisysteme

• SquashFS
• Einsatz in einer MTD-Partition
• Labore

System-Upgrades

• Wann müssen wir aktualisieren?
• Update-Strategien
• Vorgefertigte Upgrade-Systeme

Echtzeit-Erweiterungen

• Vorhersagbarkeit und Präemption und Sperren
• PREEMPT RT-Projekt
• Echtzeit-Checkliste