Plateformes embarquées

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Open Wide accompagne ses clients depuis plus de 10 ans sur le choix des plateformes embarquées et propose de partager son expérience à travers cette conférence organisée par CapTronic. Nous aborderons également l’impact du matériel pour le choix du système d'exploitation.

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Plateformes embarquées

  1. 1. Tour d’horizon des plateformes pour systèmes(Linux ?) embarquésPierre Ficheux (pierre.ficheux@openwide.fr)Avril 2013 Conférence OWI avril 2013 1
  2. 2. Présentation Open Wide● SSII/SSLL créée en septembre 2001 avec Thales et Schneider● Indépendante depuis 2009● Environ 110 salariés sur Paris, Lyon et Toulouse (depuis janvier 2012)● Industrialisation de composants open source● Trois activités : – OW Système dInformation (Java/PHP) – OW Outsourcing: hébergement – OW Ingénierie: informatique industrielle Conférence OWI avril 2013 2
  3. 3. Présentation PF● Ingénieur Arts et Métiers + SupAéro● Utilisateur de logiciels libres depuis 1989● Utilisateur de Linux depuis 1992● Auteur des 4 éditions de louvrage « Linux embarqué » (Eyrolles), 4ème édition parue en juin 2012● Auteur GNU Linux Magazine et Open Silicium● CTO Open Wide Ingénierie, enseignant EPITA Conférence OWI avril 2013 3
  4. 4. Introduction● Un système embarqué est l’association « matériel » et « logiciel »● Plusieurs manières d’exploiter le matériel – Application exécutée directement sur le matériel → « bare metal » – Application exécutée dans un OS (Linux, RTEMS, …)● Le matériel est rarement évoqué → banalisation de la plateforme x86● Le cas de l’embarqué est assez différent : – Longue durée de fonctionnement – Consommation ! – Coût pour les produits « grand public »● L’OS permet une abstraction – partielle - de la plate forme Conférence OWI avril 2013 4
  5. 5. Informatique industrielle vs embarquée● Informatique industrielle → une application sur une plate forme classique « durcie » – Pas de contrainte mécanique ni énergétique – Souvent du x86 avec un OS évolué (Linux, RTOS, ...) – Utilisation d’un disque dur – Cas typique : banc de test – En général, peu de contrainte concernant l’évolution du système (échange de carte mère x86, POSIX)● Informatique embarquée – Limitation de la puissance matérielle – Portabilité réduite (si pas d’OS ou OS propriétaire) – Utilisation fréquente de solutions mixtes (FPGA) – Introduction récente du multi processeur Conférence OWI avril 2013 5
  6. 6. Principales architectures● ARM – Leader officiel de lembarqué – Large spectre d’utilisation (du micro-contrôleur au « serveur ») et de prix !● x86 – Progression dans l’embarqué « complexe » – Reste la plateforme de référence (Linux)● PowerPC – En perte de vitesse sauf sur certains marchés● Plateformes spéciales (Soft core) – Microblaze – Nios II● La qualité des BSP (logiciel) disponibles est un critère fondamental pour le choix de la plateforme (et réciproquement) Conférence OWI avril 2013 6
  7. 7. Choix d’une carte mère● Le choix est relativement simple dans le cas du x86 – Compatibilité – Utilisation proche de celle du PC industriel (exemple : PC/104, ITX) – Souvent pour petites séries mais il y a désormais des téléphones x86 !● Choix plus complexe pour ARM – Design de carte ou achat – Design de carte complète ou module CPU – Offre commerciale nombreuse et alléchante au niveau du prix – ATTENTION au support matériel ET logiciel et à la maintenance à long terme (CPU, composants) – Carte de « hobbyiste » vs carte industrielle Conférence OWI avril 2013 7
  8. 8. Utilisation de module● Faible encombrement (SODIMM)● Parfois Interchangeable ARM9 / ARM11 / Cortex● Design simplifié – Le module inclut les principales fonctions : CPU, réseau, UART, flash, … – Design uniquement effectué sur les « fonctions » applicatives● On peut évaluer le module grâce à un kit beaucoup moins onéreux que les cartes d’évaluation des constructeurs – Modules <= 100€ – Kit <= 200€ Conférence OWI avril 2013 8
  9. 9. Modules i.MX/Eukréa et carte d’évaluationARM9 / ARM11 / Cortex A8/A9 Conférence OWI avril 2013 9
  10. 10. Module OVERO / GUMSTIX CPU OMAP3503 (Cortex-A8)Conférence OWI avril 2013 10
  11. 11. Carte Armadeus (+ FPGA)CPU i.MX27FPGA Spartan 3A Conférence OWI avril 2013 11
  12. 12. Cartes «hobbyiste »● En général des cartes intégrées (pas de module) réalisées en « grande » série – Mini2440 (SAMSUNG S3C24xx) – BeagleBoard / BeagleBone (OMAP) – Raspberry Pi (ARM11) 4000 cartes / jour !● Souvent réalisées dans un but éducatif (BeagleBoard, RPi)● Qualité de fabrication parfois douteuse (Mini2440)● Fragilité électronique (RPi)● Attention au support logiciel (mainline?)● Faible coût → à partir de 22$ pour la RPi A, 35$ pour la B● Utilisation limitée à des maquettes ! Conférence OWI avril 2013 12
  13. 13. Carte Raspberry Pi (Rpi) BConférence OWI avril 2013 13
  14. 14. Support Logiciel (Linux)● L’intérêt de Linux réside dans l’utilisation de la communauté « There is no embedded Linux, there is only Linux » (D Woodhouse, Intel)● Dans le cas de Linux, 3 niveaux de « compatibilité » – Support mainline → intégré au noyau officiel – « Fork » du noyau Linux (github?) avec évolution – Version spéciale du noyau (tar+gz), peu ou pas d’évolution:-(● L’absence de support mainline est problématique au niveau industriel – Compatibilité avec les « patch » (extensions, corrections) – Évolution de certaines API (réseau, ...) – Qualité des pilotes fournis Conférence OWI avril 2013 14
  15. 15. Influence de l’architecture● L’architecture x86 est (quasiment) mainline● L’architecture PowerPC utilise le device tree qui décrit le matériel plutôt que de le définir de manière statique → configuration dynamique au démarrage● ARM Ltd. Fournit le coeur de CPU mais les périphériques (timer, UART, …) dépendent du fondeur● L’architecture ARM est « statique » même si le device tree est en cours d’intégration● Le support (BSP) d’une carte ARM est défini par arch/arm/mach-XXX/board-YYY.* XXX = imx, at91, … Conférence OWI avril 2013 15
  16. 16. Linaro● Plusieurs sources pour les noyau (et outils) ARM – Noyau officiel – Constructeurs – Sociétés tierces (Pengutronix, DenX, Mentor Graphics/CodeSourcery…)● Linaro est fondée en 2010 par les principaux acteurs du monde ARM (ARM, TI, Freescale, SAMSUNG, ...)● « Linaro is a not-for-profit engineering organization consolidating and optimizing open source Linux software and tools for the ARM architecture »● Linaro fournit des « engineering builds » pour Android, OpenEmbedded, Ubuntu sur des plateformes ARM de référence → noyau, compilateur● Dernière version = 13.03 Conférence OWI avril 2013 16
  17. 17. Linaro, suiteConférence OWI avril 2013 17
  18. 18. Démonstrations● Test de différents OS sur Raspberry Pi – Yocto/OE – OpenWrt – RTEMS ? Conférence OWI avril 2013 18
  19. 19. Bibliographie● http://www.linaro.org/assets/documents/Linaro_Intro_D ec2012.pdf● http://www.unixgarden.com/index.php/gnu-linux- magazine-hs/linux-et-le-systeme-sur-silicium Conférence OWI avril 2013 19
  20. 20. Questions ? Conférence OWI avril 2013 20

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