Sistemas Embarcados com Linux

Apresentação em tema: "Sistemas Embarcados com Linux"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas Embarcados com Linux
Diego F. Nascimento

2 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

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

4 Apresentação do Instrutor
Engenheiro de Computação Atualmente atua como pesquisador técnico no Genius Instituto de Tecnologia desenvolvendo aplicações de reconhecimento de fala e sistemas embarcados.

5 Introdução aos Sistemas Embarcados
O que são Sistemas Embarcados? São Sistemas computacionais projetados para executar tarefas pré-definidas

6 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

7 Introdução aos Sistemas Embarcados
Exemplo de Sistemas Embarcados mais Comuns PDAs SmartPhones Celulares MP3 Players Video Games Impressoras Câmeras GPS

8 Introdução aos Sistemas Embarcados
Exemplo de Sistemas Embarcados de Tempo Real Aviônicos Sistema de Navegação Sistemas de Monitoramento de Pacientes Sistemas de Injeção Eletrônica

9 Introdução aos Sistemas Embarcados
Arquitetura Básica Processador Memória Principal Memória Flash/EEPROM/ROM Periféricos (Sensores, Atuadores, Interface Serial, USB, etc) Interface para Gravação Interface de Usuário (Opcional)

10 Introdução aos Sistemas Embarcados
Processadores mais Utilizados PowerPC (Freescale) ARM (Cirrus) MIPS (MIPS Technologies) SuperH - Hitachi X86 - Intel

11 Introdução aos Sistemas Embarcados
Sistemas Operacionais Disponíveis Embedded Linux RTLinux Windows Mobile Windows CE Windows XP Embedded Palm OS FreeRTOS Symbian LynxOS

12 Desenvolvimento para Sistemas Embarcados

13 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Introdução 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

14 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Plataforma de Desenvolvimento - Host 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.

15 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Plataforma Alvo - Target 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.

16 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Tipos de Configuração Host/Target 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 Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

17 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Tipos de Configuração Host/Target – Linked Setup 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

18 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Esquema Linked Setup Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

19 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Tipos de Configuração Host/Target – Removable Storage Setup 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 Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

20 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Esquema Removable Storage Setup Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

21 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Tipos de Configuração Host/Target – Standalone Setup 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

22 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Esquema Standalone Setup Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

23 Desenvolvimento – Conceitos Básicos
Cross-Compiling 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

24 Desenvolvimento – O Linux
O que é 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

25 Desenvolvimento – O Linux como Host
Modelo de Desenvolvimento Linux 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

26 Desenvolvimento – O Linux como Host
GNU Build Tools 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. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

27 Desenvolvimento – O Linux como Target
Características 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.

28 Desenvolvimento – O Linux como Target
Estrutura de um Sistema Embarcado com Linux Bootloader Kernel Sistema de Arquivos Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

29 Desenvolvimento – O Linux como Target
Bootloader Primeiro software que é executado em um sistema embarcado Executa a detecção e inicialização do hardware Alguns possuem interfaces tftp para download de arquivos Inicializa o kernel Os mais famosos são o u-boot e o redboot, lilo e grub Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

30 Desenvolvimento – O Linux como Target
Kernel É o linux propriamente dito. Responsável por gerenciar o hardware do sistema assim como as tarefas executadas pelo mesmo. Pode ser baixado em Possui suporte para muitos hardwares disponíveis no mercado. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

31 Desenvolvimento – O Linux como Target
Sistema de Arquivos É responsável pelo armazenamento de dados do sistema. Os mais comuns são: JFFS2, cramfs, ext3, ext2, fat32, ntfs JFFS2 e cramfs são os mais utilizados em sistemas embarcados. É composto por uma estrutura de diretórios baseada na FHS (Filesystem Hierarchy Standard) É nele que são armazenadas as aplicações. Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

32 Desenvolvimento – O Linux como Target
Estrutura do Sistema de Arquivos Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

33 Desenvolvimento – O Linux como Target
Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

34 Desenvolvimento – O Linux como Target
Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

35 Desenvolvimento – O Linux como Target
Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

36 Desenvolvimento – O Linux como Target
Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

37 Desenvolvimento – O Linux como Target
Exemplo de Sistemas Embarcados que Utilizam Linux Para que as aplicações desenvolvidas na plataforma host sejam gravadas, executadas e testadas na plataforma alvo, existe a necessidade de uma interface entre as duas plataformas. Atualmente os três tipos de configurações mais comuns utilizadas este tipo de interface são

38 Perguntas e Dúvidas ?

39 Referências http://www.embeddedarm.com