Le document présente un aperçu des plateformes pour systèmes embarqués, mettant en avant les différences entre informatique industrielle et embarquée, ainsi que les principales architectures comme ARM et x86. Il aborde le choix de cartes mères et de modules, ainsi que le support logiciel, soulignant l'importance de la compatibilité et de l'évolution des noyaux Linux. Enfin, il mentionne Linaro, une organisation dédiée à l'optimisation des logiciels Linux pour l'architecture ARM.

1. Tour d’horizon des plateformes pour systèmes
(Linux ?) embarqués
Pierre Ficheux (pierre.ficheux@openwide.fr)
Avril 2013
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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 d'Information (Java/PHP)
– OW Outsourcing: hébergement
– OW Ingénierie: informatique industrielle
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3. Présentation PF
● Ingénieur Arts et Métiers + Sup'Aéro
● Utilisateur de logiciels libres depuis 1989
● Utilisateur de Linux depuis 1992
● Auteur des 4 éditions de l'ouvrage « Linux embarqué »
(Eyrolles), 4ème édition parue en juin 2012
● Auteur GNU Linux Magazine et Open Silicium
● CTO Open Wide Ingénierie, enseignant EPITA
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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
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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
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6. Principales architectures
● ARM
– Leader officiel de l'embarqué
– 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. 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
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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€
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9. Modules i.MX/Eukréa et carte
d’évaluation
ARM9 / ARM11 / Cortex A8/A9
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10. Module OVERO / GUMSTIX
CPU OMAP3503 (Cortex-A8)
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11. Carte Armadeus (+ FPGA)
CPU i.MX27
FPGA Spartan 3A
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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 !
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13. Carte Raspberry Pi (Rpi) B
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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
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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, …
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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
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17. Linaro, suite
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18. Démonstrations
● Test de différents OS sur Raspberry Pi
– Yocto/OE
– OpenWrt
– RTEMS ?
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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
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20. Questions ?
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