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1 - INTRODUCTION AU LOGICIEL LIBRE, PROJET GNU

  • 1.1 - What's GNU ? GNU's not UNIX
  • 1.2 - Licences GPL et LGPL
  • 1.3 - Linux ou GNU/Linux ?

2 - LINUX COMME SYSTÈME EMBARQUÉ

  • 2.1 - Contraintes des systèmes embarqués propriétaires
  • 2.2 - Avantages du logiciel libre
  • 2.3 - Inconvénients
  • 2.4 - Pourquoi Linux est-il adapté aux applications embarquées ?
  • 2.5 - Dans quels cas peut-il être inadapté ?

3 - CHOIX DU MATÉRIEL

4 - ARCHITECTURE D'UN SYSTÈME LINUX EMBARQUÉ

5 - EXEMPLE DE DISTRIBUTION

6 - TEMPS RÉEL

7 - CONCLUSION

| Réf : H1570 v1

Linux comme système embarqué
Linux embarqué

Auteur(s) : Pierre FICHEUX

Date de publication : 10 mars 2012

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Auteur(s)

  • Pierre FICHEUX : Ingénieur arts et métiers - Directeur technique chez Open Wide Ingénierie - Enseignant à l'ENSEIRB (Bordeaux) - Enseignant et responsable de la majeure GISTRE (Génie informatique des systèmes temps réel et embarqués) à l'EPITA (Paris)

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INTRODUCTION

Lorsque Linus TORVALDS, alors jeune étudiant de l'Université d'Helsinki publie sur Internet, en juillet 1991, son premier message concernant le développement balbutiant de son noyau UNIX libre, il ne se doute certainement pas qu'à l'instar d'autres célébrités de la technologie comme Steve JOBS ou Bill GATES, il est sur le point de changer le monde.

Linux est un système d'exploitation multitâche de la famille UNIX. Il fut initialement développé sur processeur de type Intel x86 (386 et 486), mais il a depuis été adapté sur un grand nombre d'architectures matérielles comme les PowerPC, ARM, SH4 et désormais des processeurs industriels spécialisés comme Nios II, MicroBlaze ou Blackfin. Au final, 25 architectures sont supportées par la version officielle du noyau Linux.

Linux est conforme au standard POSIX (Portable Operating System Interfaces), ce qui signifie que les sources développées sous Linux peuvent être compilées facilement sur d'autres systèmes d'exploitation compatibles POSIX. Linux est également réputé pour sa grande interopérabilité, c'est-à-dire qu'il peut facilement s'intégrer dans un système informatique complexe utilisant d'autres systèmes d'exploitation. Le code source du noyau Linux est disponible librement sur le réseau Internet, tout en respectant la licence GPL définie pour le projet GNU.

Initialement, le logiciel embarqué était un marché spécialisé totalement dominé par des éditeurs de taille modeste (comme Wind River, éditeur du système VxWorks, fondée en 1981), pratiquant des coûts de licence très élevés du fait du faible volume de production qui se résumait aux applications militaires, spatiales et industrielles en général. Les contraintes du logiciel embarqué sont très différentes de celles du logiciel classique, en particulier sur la notion de durée de vie du logiciel, bien plus importante. À titre d'exemple, le télescope spatial Hubble utilisant le système d'exploitation VRTX tourne – au sens propre – depuis 1990.

Au début des années 2000, Linux est déjà très utilisé dans le monde des serveurs et ce directement en concurrence avec les solutions Microsoft. Déjà à l'époque, de nombreux développeurs et utilisateurs de Linux pensent que ce dernier peut être utilisé pour des solutions industrielles et embarquées et ce de par sa fiabilité, la disponibilité de son code source et bien sûr son coût de redistribution nul. L'évolution de l'informatique embarquée vers le multimédia de par la généralisation de l'accès à Internet a depuis permis à Linux de devenir un acteur majeur dans le domaine puisque les systèmes d'exploitations embarqués propriétaires n'étaient pas adaptés à ces fonctionnalités.

Les équipements d'accès à Internet set-top box utilisent majoritairement des systèmes d'exploitation basés sur Linux, citons les Freebox, Neufbox, BBox et autre Livebox. De nombreux smartphones utilisent également Linux au travers de systèmes comme Android (Google) ou plus récemment Bada (SAMSUNG). Même si Windows CE est très présent dans le domaine des équipements graphiques comme les GPS, certains modèles (TomTom) sont également basés sur Linux.

La connaissance de ce système et des spécificités des versions embarquées et industrielles est désormais une nécessité pour les entreprises – et donc les ingénieurs – des domaines concernés, qu'ils soient fabricants de matériel électronique, éditeurs de logiciels, de solutions de développement ou d'exploitation.

La compréhension de ce dossier est facilitée si le lecteur est déjà un utilisateur du système Linux. Cependant, nous effectuerons quelques rappels nécessaires pour le plus grand nombre de lecteurs. Nous décrirons la réalisation d'une véritable distribution Linux utilisable sur une cible x86 ou bien ARM9.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-h1570


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2. Linux comme système embarqué

Nous ne reviendrons pas sur la définition ni les caractéristiques d'un logiciel embarqué ni d'un système d'exploitation embarqué. Pour cela, nous renvoyons le lecteur au dossier [H 8 000] Introduction aux systèmes embarqués ainsi qu'aux nombreux documents disponibles sur Internet ou bien ouvrages cités en bibliographie.

2.1 Contraintes des systèmes embarqués propriétaires

Les systèmes embarqués propriétaires souffrent de quelques défauts forts contraignants pour les concepteurs d'équipement.

Tout d'abord, ils sont souvent réalisés par des sociétés de taille moyenne qui ont du mal à suivre l'évolution technologique. Le matériel évolue très vite, et il en est de même des standards logiciels, alors que de plus en plus d'équipements nécessitent l'intégration de composants que l'on doit importer du monde des systèmes informatiques grand public. De ce fait, les coûts de licence et les droits de redistribution des systèmes sont parfois très élevés, car l'éditeur travaille sur un segment de marché très spécialisé pour lequel les produits commercialisés le sont pour leur fonction finale et non pour la valeur du logiciel lui-même.

L'industriel qui utilise un système propriétaire prend donc le risque de voir disparaître le produit, voire l'éditeur, ainsi que le support technique qui va avec. De ce fait, les industriels paient parfois des sommes conséquentes afin de disposer de tout ou partie des codes sources du système.

Le coût de développement d'applications autour de systèmes propriétaires est souvent plus élevé, car les outils de développement disponibles sont mal connus de la majorité des développeurs, car peu étudiés à l'université. Il est donc nécessaire de recruter du personnel très spécialisé, donc rare et cher. A contrario, un développeur Linux peut assez rapidement se spécialiser sur Linux embarqué, sachant que toutes les formations d'ingénieur intègrent désormais...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - FICHEUX (P.) -   Linux embarqué.  -  Troisième édition, Eyrolles (2010).

  • (2) - YAGHMOUR (K.) -   Building embedded linux systems.  -  O'Reilly (2008).

  • (3) - SALLY (G.) -   Pro Linux embedded systems.  -  Apress (2010).

  • (4) - STALLMAN (R.) -   R. Stallman et la révolution du logiciel libre.  -  Eyrolles (2010).

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Sites Internet

FAQ de la licence GPL http://www.gnu.org/licences/gpl-faq.html

Conférence de Richard Stallman en janvier 2010 (Eyrolles) http://www.dailymotion.com/video/xbuw37_1-5-richard-stallman-et-la-revoluti_tech

Projet OpenEmbedded http://www.openembedded.org

Projet Buildroot http://buildroot.uclibc.org

Projet Open Wrt http://openwrt.org

PTXdist http://www.ptxdist.org/software/ptxdist/index_en.html

Projet Crosstool-NG (production de compilateur croisé) http://www.crosstool-ng.org

Portail Linux embarqué par Patrice Kadionik http://www.enseirb.fr/~kadionik

Projet Busybox http://www.busybox.net

Bootloader U-Boot http://www.denx.de/wiki/U-Boot

PREEMPT-RT http://rt.wiki.kernel.org

Projet ADEOS http://home.gna.org/adeos

Xenomai http://www.xenomai.org

Portage de PREEMPT-RT...

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