eCos : un syst

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eCos un système dexploitation pour les
applications embarquées

• Nicolas Vial
• vialn_at_ufrima.imag.fr

UJF/IMA/M2PGI/SRR http//ufrima.imag.fr/dessgi
Année Universitaire 2004-2005
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Sommaire

• Un OS pour lembarqué ?
• Motivations
• Un peu dhistoire
• Outils de configuration
• Ecos et la portabilité
• RedBoot
• Fonctionnalités supplémentaires deCos
• La conception de système avec eCos
• Un exemple dapplication utilisant eCos

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Un OS pour l embarqué ?

• Les systèmes embarqués sont partout
• Electro-ménager, PDA, Consoles de jeux, TV
  HI-FI, Téléphones portables, Lecteur MP3, Web Pad
  etc
• Marché des systèmes embarqués
• En 2005, on estime qu ils génèreront plus
  dargent que les exportations pétrolières.
• Les systèmes embarqués au cœur de la tendance
• Complexité croissante
• Time To Market (TTM)

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Motivations

• Open Source
• Exempt de royalties
• Configurabilité (OS à la carte)
• Temps réel
• Faible empreinte mémoire (systèmes enfouis)
• Portabilité
• Réseaux

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Un peu d histoire ...

• Là où tout commença--Cygnus solutions (1989)
• 1997 Démarrage du projet eCos (Embedded
  Configurable Operating System)
• 1998 Première version
• Red Hat
• 1999 Rachat de Cygnus par Red Hat
• 2000 Ajout de RedBoot
• 2002 Red Hat licencie léquipe eCos
• eCosCentric
• 2002 Léquipe eCos fonde eCosCentric

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Outils de configuration

• Deux solutions
• Interface graphique
• Linux Windows NT/2000/XP
• Possibilité de construire et de tester le système
• Granularité fine ou grossière au choix
  (templates, component, package)
• Commande en ligne
• Linux Windows (Cygwin)
• Granularité grossière uniquement, pour travailler
  avec une granularité plus fine obligation
  déditer les fichiers de sauvegardes (compliqué
  et risqué)

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Le Component Repository
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Configuration avec GUI
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Exemple de configuration
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eCos et la portabilité

• Ecos supporte une grande partie des cartes
  dévaluation que lon trouve sur le marché. Les
  principales architectures processeur supportées
  sont
• ARM
• Fujitsu FR-V
• Hitachi H8/300
• Intel x86
• Matsushita AM3x
• MIPS
• PowerPC
• Samsung CalmRISC
• Sparc/SparCLite
• M68K
• SuperH ...

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Hardware Abstraction Layer

• Le HAL est une couche logiciel, qui encapsule le
  HW sous-jacent
• Le HAL est divisé en trois sous-modules
• Architecture ( 1 famille de processeurs 1
  architecture dans eCos)
• Principales responsabilités CPU startup,
  interrupt delivery, context switching
• Variante (processeur spécifique au sein dune
  famille de processeurs)
• Variante de processeur qui gèrerait une MMU
  (Memory Management Unit)
• plate-forme (typiquement une carte dévaluation)
• Responsabilités plate-forme startup, IO access,
  Timer, chip configuration

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Kernel

• Ordonnanceur, threads
• Mutexes, sémaphores
• Temps réels
• Implémenté en C, mais pas dAPI officielle pour
  permettre aux applications de sinterfacer
  directement avec le kernel

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APIs Standards

• POSIX
• 1003.1-1996 actuellement
• 1003.1-2001 prochainement
• 1003.13 Minimal Real Time System Profile
• µITRON
• Version 3.02 Level S/E
• ANSI C
• C-89 compatible C et librairies math.
• Quelques compatibilités C-99

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RedBoot (Red Hat Embedded Debug and Bootstrap)

• Rom Monitor
• programme en ROM ou flash memory qui offre des
  fonctionnalités pour le debuggage.
• GDB Remote Protocol
• RedBoot fournit son propre talon GDB pour
  communiquer avec le GDB de la machine hôte
  (connexion série ou Ethernet)
• Program Loading
• Via port série X/Y modem
• Via Ethernet telnet

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Architecture de RedBoot
Application eCos
RedBoot Rom Monitor
Command Line Interface (CLI)
X/Y Modem
File System
Networking Stack
GDB Stubs
Hardware Abstraction Layer (HAL)
Device Driver Ethernet, Serial,Flash
Cible Matérielle
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Systèmes de fichiers

• eCos supporte actuellement
• ROM filesystem
• RAM filesystem
• JFFS2
• eCos supportera dans l avenir
• VFAT
• NFS

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Architecture réseau générale deCos
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Supports Réseaux

• Choix entre 2 implémentations de pile TCP/IP
• OpenBSD, FreeBSD
• Autres protocoles
• SNMP, TFTP, FTP, HTTP, BOOTP, DNS
• Dans le futur
• PPP

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Fonctionnalités supplémentaires

• Support PCI,USB
• SMP (Symmetric Multi-Processing Support)
• The GoAhead Embedded WebServer
• Microwindows GUI

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Ce que cela peut donner
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De plus près ...
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La conception de systèmes avec eCos

• Configuration de la plate-forme hôte (Windows)
• Installation Cygwin GNU Tools (natif)
• Construction des outils de Cross-development
• Installation du kit de développement eCos
• Configuration de lOS via le Configuration Tool

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Les dessous de loutil de configuration

• Les fichiers scripts CDL (Common Description
  Language)

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Les scripts CDL dans le GUI
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Résolution interactive des incohérences
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Un exemple dapplication utilisant eCos

• La marche à suivre

Construire RedBoot pour lancer et debugger
l application
Installer RedBoot sur la cible
Construire les librairies eCos
Construire l application et la linker à eCos
Lancer et debugger l application
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Construire et installer RedBoot (sur une cible
PC dans le cas suivant)
Source Tree (Local Repository)
Redboot_FLOPPY.ecm
GNU CROSS Development Tools and Make
Utility (GCC,AS,LD,AR)
Config Tool
Redboot.ecc
Install Tree
Build Tree
Redboot.bin
Cygwin Tools (dd)
Floppy Disk
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Construction deCos
Source Tree Local Repository
GNU CROSS Development Tools and Make
Utility (GCC,AS,LD,AR)
Config Tool
eCos.ecc
Install Tree
Build Tree
libtarget.a
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Construction de lapplication
GNU Make Utility
essai1.c
GNU Cross Compiler i386-elf-gcc
GNU Linker i386-elf-ld
libtarget.a
essai1.exe
GNU Binutils i386-elf-objcopy
essai1.srec
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Débuguer lapplication
Hôte
Cible
Application
Insight
GDB
RedBoot (Include GDB Stub)
Serial
Serial
Ethernet
Ethernet
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Débugage avec Insight GDB
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Documentation consultée

• Anthony Massa, Embedded Software development with
  eCos, Ed Prentice Hall, ISBN 0-13-035473-2,
  www.phptr.com/massa
• Guide complet dutilisation deCos.
• Pierre Ficheux, Linux embarqué, Eyrolles,
  Chapitre 8 pages 172-173, ISBN 2-212-11024-3,
  http//pficheux.free.fr
• Méthodologie pour construire, à partir dun noyau
  Linux, un système embarqué. Présentation de deux
  études de cas Lecteur/Enregitreur MP3 Station
  de consultation Internet.
• Karim Yaghmour, Building Embedded Linux
  Systems,O Reilly, Chapitre 2, ISBN
  0-596-00222-X
• Comment concevoir et construire son système
  embarqué en utilisant Linux. De nombreux exemples
  présents dans chaque chapitre.

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Références

• http//ecos.sourceware.org/doc-2.0/user-guide/real
  -time-characterization.html
• Mesures des performances RT (Deterministic Kernel
  Primitives)
• http//sources.redhat.com/eCos/
• Site officiel
• http//www.ecoscentric.com
• Site très actif, étroitement lié à la communauté
  eCos et aux entreprises de pointes.
• http//www.extremtech.com/article2/0,3973,1089152,
  00.asp
• GameBoy Owners Will Surf On The Web

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Références, suite...

• http//www.goahead.com/webserver/webserver.htm
• http//www.microwindows.org
• Miguel Santana, Conférence Embedded Systems DSP
  Compilers, STMicroelectronics DAIS, Central RD.