sistemas embarcados com linux diego f. nascimento diego.fnascimento@gmail.com

Sistemas Embarcados com Linux

Diego F. Nascimentodiego.fnascimento@gmail.com

Tópicos

• Introdução aos Sistemas Embarcados• O que são?• Arquitetura Básica• Processadores mais Utilizados• Sistemas Operacionais Disponíveis.

• Desenvolvimento para Sistemas Embarcados• Conceitos Básicos

• Plataforma Alvo (target) e Plataforma de Desenvolvimento (host)• Tipos de Configuração Host-Target• Cross-Compiling

• Linux como Ambiente de Desenvolvimento• Modelo de Desenvolvimento em Linux• Ferramentas Disponíveis (GNU Build Tools)

• O Linux na Plataforma Alvo (Embarcado)• O Kernel Linux• Sistema de Arquivos• Bootloader

Objetivo

• O objetivo deste mini curso é apresentar alguns conceitos básicos sobre desenvolvimento para sistemas embarcados utilizando sistema operacional Linux.

Apresentação do Instrutor

Introdução aos Sistemas Embarcados

O que são Sistemas Embarcados?

• São Sistemas computacionais projetados para executar tarefas pré-definidas

Introdução aos Sistemas Embarcados

Características

• Interfaces Restritivas.• Pouca memória principal• Baixa capacidade de processamento• Baixo consumo de energia• Alguns devem executar suas tarefas em

tempo real• Geralmente são produzidos em larga escala

Introdução aos Sistemas Embarcados

Exemplo de Sistemas Embarcados mais Comuns

• PDAs • SmartPhones• Celulares• MP3 Players• Video Games• Impressoras• Câmeras• GPS

Introdução aos Sistemas Embarcados

• Aviônicos •Sistema de Navegação•Sistemas de Monitoramento de Pacientes• Sistemas de Injeção Eletrônica

Exemplo de Sistemas Embarcados de Tempo Real

Introdução aos Sistemas Embarcados

• Processador• Memória Principal• Memória Flash/EEPROM/ROM• Periféricos (Sensores, Atuadores, Interface Serial, USB, etc)• Interface para Gravação • Interface de Usuário (Opcional)

Arquitetura Básica

Introdução aos Sistemas Embarcados

• PowerPC (Freescale)

• ARM (Cirrus)

• MIPS (MIPS Technologies)

• SuperH - Hitachi

• X86 - Intel

Processadores mais Utilizados

Introdução aos Sistemas Embarcados

• Embedded Linux • RTLinux• Windows Mobile• Windows CE• Windows XP Embedded• Palm OS• FreeRTOS• Symbian• LynxOS

Sistemas Operacionais Disponíveis

Desenvolvimento para Sistemas Embarcados

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• Devido as limitações das plataformas embarcadas é necessário uma plataforma mais robusta para o desenvolvimento das aplicações.

• Esta plataforma é chamada de plataforma de desenvolvimento ou simplesmente Host

• Já as plataformas onde as aplicações serão executadas são chamadas de Plataforma Alvo ou simplesmente Target

Introdução

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• Geralmente são computadores de propósito geral (Computadores Pessoais)• Possuem grande capacidade de armazenamento• Possuem grande quantidade de processamento• Disponibiliza interfaces mais adequadas para o desenvolvedor.• Éonde são executadas as ferramentas necessárias para o desenvolvimento de aplicações.

Plataforma de Desenvolvimento - Host

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• Produto propriamente dito.• Plataforma onde as aplicações serão executadas• Suas características foram citadas anteriormente• Geralmente são utilizadas plataformas de referência para o desenvolvimento até chegar ao produto final.

Plataforma Alvo - Target

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• É necessário uma interface entre a plataforma host e a plataforma target

• Atualmente existem 3 configurações para estas interfaces que são mais comuns:

• Linked Setup• Removable Storage Setup• Standalone Setup

Tipos de Configuração Host/Target

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• Configuração mais utilizada atualmente• Host é conectado ao Target através de um cabo.• Geralmente utiliza interface RS-232, USB ou Ethernet para comunicação com o target.• Possibilita depuração de código “remotamente”• Atualmente, é utilizado este tipo de configuração para a gravação e depuração de software na plataforma alvo com o auxílio de JTAGs.

Tipos de Configuração Host/Target – Linked Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

Esquema Linked Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• Utiliza dispositivos removíveis para cópia da aplicação desenvolvida para a plataforma alvo.• Antigamente eram utilizadas placas de gravação contendo sockets para a memória a qual era utilizada na plataforma alvo.• Modelo quase obsoleto, pois este não permite a depuração da aplicação de forma eficaz

Tipos de Configuração Host/Target – Removable Storage Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

Esquema Removable Storage Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• São utilizados em plataforma alvo bem mais robustas.• As ferramentas de desenvolvimento são executadas na plataforma alvo.• A plataforma de desenvolvimento é utilizada apenas para acessar a plataforma alvo.• Devido a evolução das plataformas embarcadas, este modelo já vem sendo utilizado.

Tipos de Configuração Host/Target – Standalone Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

Esquema Standalone Setup

Desenvolvimento – Conceitos Básicos

• É a construção de uma aplicação para um plataforma distinta da qual está sendo construída.• O Compilador, é executado na plataforma de desenvolvimento, porém gera um binário para outra plataforma: A plataforma Alvo.• Um binário compilado para uma plataforma, só pode ser executado nesta, pois as instruções geradas são específicas para cada arquitetura de processador.

Cross-Compiling

Desenvolvimento – O Linux

• Sistema Operacional Robusto• Desenvolvido por Linus Torvalds.• Baseado no antigo Minix (Derivado do Unix).• Possui seu código fonte aberto.• Licença GPL – (utilizar, modificar, estudar, distribuir)• Bastante visado pelas empresas devido ao baixo custo.

O que é o Linux?

Desenvolvimento – O Linux como Host

• A grande maioria das ferramentas são utilizadas através de linhas de comando.• Alguns IDEs também são utilizados.• São utilizadas linguagens auxiliares como shellscript, perl e python para auxiliar no processo de desenvolvimento.• GNU Build Tools é o conjunto de ferramentas que é mais utilizado entre os desenvolvedores Linux.

Modelo de Desenvolvimento Linux

Desenvolvimento – O Linux como Host

• É um conjunto de ferramentas (softwares) utilizadas para facilitar o processo de compilação e construção de aplicações• É composta pelos seguintes softwares:

• autoconf – gera scripts para auxiliar na construção de Makefiles• automake – auxilia na geração de makefiles portáveis• libtool – conjunto de ferramentas para geração de biliotecas estáticas e dinâmicas.

GNU Build Tools

Desenvolvimento – O Linux como Target

• É exatamente o mesmo linux utilizado em computadores pessoais.• Todos os recursos que não são utilizados na plataforma embarcada são descartados.• Algumas aplicações essenciais para execução do sistema são customizadas.• Alguns drivers de dispositivos precisam ser desenvolvidos.

Características

Desenvolvimento – O Linux como Target

• Bootloader• Kernel• Sistema de Arquivos

Estrutura de um Sistema Embarcado com Linux

Desenvolvimento – O Linux

Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux

Desenvolvimento – O Linux

Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux

Desenvolvimento – O Linux

Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux

Desenvolvimento – O Linux

Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux

Desenvolvimento – O Linux

Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux

Conclusões

• A importância do..

Referências

• http://www.uclinux.org• http://www.embeddedarm.com

Perguntas e Dúvidas