Formation Linux : Construire et installer une plateforme Linux pour système embarqué

1^{er jour}

Introduction à la formation Linux

Architecture de Linux

Linux
- Histoire
- Gestion de version
Les diverses licences utilisées par Linux (GPL, LGPL, etc)
Distributions Linux
Architecture et modularité de Linux

Les chaînes de compilation croisée

- Chaînes de compilation croisée pré-compilées
- Outils de génération de chaînes de compilation croisée
  - Crosstool-ng
  - Buildroot
- Compilation manuelle de chaîne de compilation croisée

Exercice : Construction d’une chaîne de compilation croisée avec Crosstool-ng
Les outils Linux pour l’embarqué

- Les bootloaders (Uboot, Redboot, barebox)
- Les librairies adaptées à l’embarqué (eglibc, uClibc)
- Les IHM adaptées à l’embarqué
- Busybox

Le boot loader U-Boot

- Introduction à U-Boot
- Booter la carte à travers U-Boot
  - Booter depuis la NOR
  - Booter depuis la NAND
  - Booter depuis la eMMC
- Variables d’environnement d’U-Boot
  - Variables définies par l’utilisateur
  - Variables prédéfinies
  - Substitution de variable
- Le shell U-Boot minimal
  - Ecrire des scripts dans des variables
  - Exécuter des scripts
  - Utiliser des variables dans des scripts : le patron set-script
- Principales commandes d’U-Boot
- Booter un OS
  - Accéder aux flashs
  - Accéder aux systèmes de fichier (NFS, FAT, EXTx, JFFS2…)
- Le shell U-Boot complet
  - Structure du script
  - Instructions de contrôle (if, for…)

Exercice: Ecrire un script qui configure le réseau et passe cette information au noyau
Linux

Exercice: Booter la carte en NFS, en utilisant des images pré-existantes

Exercice: Ecrire des scripts pour choisir entre booter depuis la flash ou le réseau

2^{ème jour}

Créer le noyau Linux embarqué

- Télécharger un code source stable
  - Obtenir une tarball
  - Utiliser GIT
- Configurer le noyau
- Compiler le noyau et ses modules
  - Modules internes aux sources de Linux (in-tree)
  - Modules externes aux sources (out-of-tree)
- Installer le noyau et les modules

Exercice: Configurer et compiler un noyau pour la carte cible

Le BSP Linux

- Architecture du BSP Linux
  - Structure générale
  - Le BSP ARM
  - Le système de compilation de Linux
- Définir et initialiser la carte
  - Programmatiquement (platform, i2c, spi, …)
  - En utilisant le Flattened Device Tree

Exercice: Créer un BSP minimal pour la carte cible

Créer un système de fichier racine

- Paquetages
  - Divers systèmes de compilation de paquetages (autotools, CMake, …)
  - Compiler un paquetage en croisée
- Les applications tout-en-un
  - Busybox, les utilitaires basiques
  - Dropbear: communications cryptées(ssh)
- Construire manuellement son système de fichier racine
  - Fichiers de périphérique, programmes et bibliothèques
  - Fichiers de configuration (réseau, udev, …)
  - Installer des modules
  - Chercher et installer les bibliothèques dont on a besoin
  - Tester la cohérence et la complétude du système de fichier

Exercice: Configurer et compiler Busybox et Dropbear

Exercice: Créer un système de fichier racine minimal en utilisant Busybox et Dropbear

Le boot de Linux

- Paramètres du noyau Linux
- La séquence de démarrage de Linux
- Divers systèmes d’initialisation (busybox init, system V init, systemd)
- Démarrer automatiquement un système embarqué

Exercice: Booter Linux en démarrant automatiquement une application utilisateur

3^{ème jour}

Systèmes de fichier embarqués

- Interfaces de stockage
  - Périphérique bloc MTD
- Mémoires flash et MTDs Linux
  - flash NOR
  - flash NAND
  - flash ONENAND
- Les divers formats de système de fichier pour flash
  - JFFS2, YAFFS2, UBIFS
- Systèmes de fichier en lecture seule
  - CRAMFS, SQUASHFS
- Ramdisks et initrd
  - Créer un initramfs
  - Booter à travers un initramfs
- Choisir les bons formats de système de fichier
- Flasher le système de fichier

Exercice: Construire un système de fichier racine de type initrd

Buildroot

- Fonctionnement
  - Configuration de la chaîne de compilation
  - Sélection de paquetages
  - Configuration système (port série, remplissage de /dev, …)
  - Configuration du noyau et du boot-loader
  - Construire une image de système de fichier
- Adaptation
  - Utiliser une chaîne de compilation pré-compilée
  - Ajouter un patch à un paquetage existant
  - Ajouter un nouveau paquetage
  - Utiliser un squelette de rootfs customisé

Exercice: Construire un système de fichier racine avec Buildroot

4^{ème jour}

Introduction à Yocto

- Présentation de Yocto
  - Histoire
  - Yocto, Open Embedded et Poky
  - Objetif du projet Yocto
  - Les principaux projets
- Architecture Yocto
  - Aperçu
  - Recettes et classes
  - Les tâches

Exercice: Exercice : Utiliser les commandes bitbake pour compiler des packages et des
images

Structure des recettes du package Yocto

- Objectifs du système de compilation
  - Construire des images déployables
  - Couches et priorités de couches
  - Mise en page de l’annuaire
  - layout des dossiers
  - Fichiers de configuration (local, machine et distribution)
  - L’outil bitbake
- Ajouter un nouveau layer
  - Structure de la couche (Layer)
  - Différents types de couches (Layer)

Exercice: Ajouter un nouveau layer

Exercice: Ajouter une nouvelle recette

5^{ème jour}

Linux temps-réel

- solutions temps-réel pour Linux
  - xenomai
  - patch rt preempt
- architecture de Xenomai
  - co-kernel
  - skins
  - drivers RTDM
- architecture de Xenomai
  - installer Xenomai
  - cross-compiler une application Xenomai

Exercice: installer Xenomai 3.x

Exercice: mesurer les temps de latence

Exercice: cross-compiler une application Xenomai

Le BSP U-Boot

- Portage de U-Boot
  - Structure de code source U-Boot
  - Ajouter une nouvelle carte aux sources U-Boot
  - Drivers U-Boot (RS232, réseau, flash, SD / MMC)
  - Démarrage U-Boot et initialisation de la carte

Exercice: Création d’un BSP dans U-Boot et configuration du code d’initialisation

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