Linux Temps-Réel et Embarqué

I - Linux en environnement industriel

Linux et les logiciels libres

Présentation des concepts, des principes et des pratiques. Projet Gnu. Noyaux et distributions Linux.

Licences libres

Principes des GPL, LGPL, BSD... et implications pour le développement industriel.

Outils de développement libres

Chaîne de compilation Gnu, outils de débogage et de mise au point.

Eclipse et le CDT

Environnement de développement intégré. Création de projet, compilation et débogage.

Travaux pratiques

Utilisation du compilateur GCC, effets des différentes options.
Détection d'erreurs à la compilation, à l'édition des liens.
Débogage en cours de fonctionnement avec GDB.
Débogage post-mortem avec GDB.
Statistiques d'exécution et tests en couverture.
Création et compilation d'application avec Eclipse.
Utilisation du débogueur intégré.

II - Linux embarqué - Noyau

Linux sur cible embarquée

Plateformes de développement et d'exécution, type de cibles, utilisation d'un émulateur.

Chaine de compilation croisée

Principe, création et mise en oeuvre d'une chaine de compilation croisée. Utilisation de Buildroot. Environnement Eclipse pour la compilation croisée.

Compilation du noyau Linux.

Choix d'une version. Configuration et compilation.

Installation sur cible

Transfert de l'image du noyau. Configuration du bootloader ou de l'émulateur.

Système de fichiers

Types de système de fichiers, choix. Formatage et création de l'arborescence. Fichiers spéciaux des périphériques.

Travaux pratiques

Utilisation d'une chaîne de compilation pour PowerPC.
Création d'une chaîne de compilation pour processeur Arm.
Compilation et installation d'un noyau Linux pour cible Arm.
Préparation d'un système de fichiers minimal.

III - Linux embarqué - Applications

Utilitaires système

Fonctionnement du processus init. Scripts de démarrage. Compilation de Busybox.

Bibliothèques et éditions des liens

Choix des bibliothèques nécessaires. Compilation de bibliothèques statiques ou dynamiques.

Débogage et mise au point

Débogage distant avec GDB et Eclipse. Profiling et tests en couverture.

Travaux pratiques

Compilation d'utilitaires système avec Busybox.
Personnalisation des scripts de démarrage.
Débogage et optimisation d'applications.
Création de bibliothèques diverses.

IV - Multi-tâches sous Linux

Processus et threads

Création, exécution, terminaison, attente d'une autre tâche.

Communications entre processus

Files de messages Posix et segments de mémoire partagée.

Synchronisation et notification

Mutex, sémaphores Posix et signaux Unix.

Eléments temporels

Obtenir l'heure, précision, timers.

Gestion de la mémoire

Allocation et libération dynamiques, fiabilité et débogage.

Travaux pratiques

Création de processus et attente de processus fils.
Passage à l'état Zombie.
Création de communication entre threads.
Utilisation des IPC Posix (mémoire partagée, sémaphores et files de messages).
Test de saturation de la mémoire, désactivation de l'overcommit.

V - Temps-partagé et temps-réel souple sous Linux

Temps-partagé

Principe, configuration, efficacité, préemptibilité du noyau.

Temps-réel souple (Soft Realtime)

Principe, priorités, ordonnancements RR et FIFO.

Configuration du temps-réel

Passage en temps-réel, spécificité des noyaux postérieurs au 2.6.21.

Problèmes temps-réel classiques

Synchronisation des démarrages, inversion de priorité...

Limites du temps-réel souple

Fluctuation des timers, traitement des interruptions.

Travaux pratiques

Influences des priorités temps-partagé.
Passage en temps-réel.
Effets des boucles actives en temps-réel.
Mesure de variation des timers.

VI - Temps-réel strict avec Linux

Principes du temps-réel strict (Hard Realtime)

Noyau standard et extensions RT-Linux, RTAI, Xenomai...

Installation de Xenomai ou RTAI

Téléchargement et application des patches, compilation et chargement.

Utilisation de Xenomai

Survol des API native et Posix de Xenomai

Travaux pratiques

Compilation et installation de Xenomai.
Test de précision des timers.

Conclusion

Discussions libres sur l'ensemble des thèmes abordés.

Travaux pratiques

Expérimentations libres suivant les demandes des participants.