LINUX embebido / Qué es, Cuándo y cómo usarlo | Consejos de expertos

Linux embebido. Es lo mismo que Linux?

¿Qué es Linux?

En publicaciones anteriores, ya hemos hecho una introducción a la ingeniería de sistemas embebidos dando algunos ejemplos que están en el mercado, así como enumerando todas las funcionalidades posibles. Hoy hablaremos del sistema operativo por excelencia utilizado como herramienta de desarrollo para este tipo de dispositivos: Linux.

Linux es el nombre dado al núcleo y a una serie de sistemas operativos Unix bajo GNU GPL. En muchos aspectos, Linux es similar a otros sistemas operativos como Windows, macOS (anteriormente OS X) o iOS. Al igual que ellos, Linux puede tener una interfaz gráfica y los mismos tipos de software de escritorio a los que está acostumbrado, como procesadores de texto, editores de fotos, editores de video, etc.

Pero Linux también difiere de muchas maneras importantes. En primer lugar, y quizás su característica más importante, es el software de código abierto. El código utilizado para crear Linux es gratuito y está disponible para que el público lo vea, edite y, para los usuarios con conocimientos, contribuya a él.

Otra diferencia relevante es que Linux, aunque las piezas principales del sistema operativo Linux están generalmente extendidas, muchas distribuciones de Linux incluyen diferentes opciones de software. Eso significa que Linux es increíblemente personalizable. Podemos instalar un sistema muy ligero y agregar todo lo necesario más tarde o según lo necesitemos. Los usuarios también pueden elegir los componentes principales, como el sistema que muestra los gráficos y otros componentes de la interfaz de usuario.

Probablemente ya esté utilizando Linux, incluso si no es consciente de ello, ya que está presente en el software de un gran número de dispositivos que usamos a diario. Incluso la mayoría de las páginas web de Internet que visitamos probablemente han sido generadas por servidores Linux. Del mismo modo, la mayoría de las empresas e individuos eligen Linux para sus servidores porque es seguro, flexible y puede recibir un excelente soporte de una gran comunidad de usuarios.

Linux embebido | ¿Qué es? ¿Dónde usarlo?

Un sistema embebido es un conjunto de hardware y software de computadora basado en un microcontrolador o microprocesador, controlado por un sistema operativo en tiempo real o RTOS, memoria limitada, y que puede variar tanto en tamaño como en complejidad. Linux embebido es un tipo de sistema operativo/núcleo Linux que fue diseñado para ser instalado y utilizado en dispositivos o sistemas embebidos.

Aunque utiliza el mismo núcleo, Linux embebido es bastante diferente del sistema operativo estándar. En primer lugar, se adapta a los sistemas integrados y, por lo tanto, es mucho más pequeño en tamaño, requiere menos potencia de procesamiento y tiene características mínimas. El kernel de Linux está modificado y optimizado como una versión integrada de Linux. Una instancia de Linux de este tipo solo puede ejecutar aplicaciones creadas específicamente para el dispositivo.

Linux embebido es flexible, de bajo costo, de código abierto, y se adapta a microprocesadores de propósito específico. En comparación con los sistemas operativos integrados propietarios, Linux permite múltiples proveedores de software, desarrollo y soporte; tiene un núcleo estable y proporciona la capacidad de leer, modificar y redistribuir el código fuente. También permite un enfoque de bloques de construcción altamente modular para construir un sistema personalizado, lo que conduce a una mayor flexibilidad.

El Proyecto Yocto se destaca: es un proyecto colaborativo de código abierto que facilita a los desarrolladores crear sus propios sistemas Linux personalizados, independientemente de la arquitectura de hardware. Esta herramienta se usa ampliamente para crear distribuciones de Linux integradas personalizadas.

Linx en sistemas embebidos / Aplicaciones comunes

Por estas razones, y gracias a su versatilidad, Linux embebido se ha vuelto muy popular entre los ingenieros de sistemas embebidos. Muchos dispositivos electrónicos de consumo, como teléfonos, tabletas inteligentes, dispositivos de almacenamiento digital, grabadoras de video personales, cámaras, dispositivos portátiles y muchos otros, generalmente se desarrollan con Linux. Se utiliza en el software de automóviles y muchos otros ejemplos, como equipos de red, control de máquinas, automatización industrial, equipos de navegación, software de vuelo de naves espaciales e instrumentos médicos en general.

Incluso Microsoft Windows tiene componentes de Linux como parte del subsistema de Windows para Linux o WSL. Pero quizás el mejor ejemplo de Linux embebido es Android, desarrollado por Google. Veremos estos dos últimos ejemplos con más detalle a lo largo del post.

Cómo desarrollar Linux embebido en Windows

La introducción de Linux embebido en su organización puede significar múltiples desafíos que superar. Las guías son ciertamente útiles para adquirir experiencia a un buen ritmo, pero ¿qué pasa con el entorno de desarrollo? ¿Necesita ser reemplazado por completo para soportar el desarrollo de Linux?

En muchos casos, el desarrollo de productos de Linux embebido se realiza utilizando el propio host Linux. La versión para PC ofrece más bibliotecas y utilidades preinstaladas que sistemas Linux embebidos, lo que hace que los hosts de desarrollo de Linux sean ideales para desarrollar código Linux embebido. Pero, ¿qué pasa con los ingenieros que son nuevos en este sistema operativo o que prefieren usar Windows como host de desarrollo?

La solución más extendida hasta ahora ha sido utilizar entornos virtuales como VirtualBox o VMware Player. De esta manera, se permite al usuario continuar trabajando con Windows como sistema operativo principal, y por lo tanto continuar navegando en un entorno ya familiar, y usar la máquina virtual con Ubuntu u otras distribuciones Linux para el desarrollo de productos integrados basados en Linux.

Además, hay otras opciones para desarrollar código Linux embebido. La tecnología de contenedores ha ganado mucho interés recientemente, ofreciendo otra alternativa para ejecutar una distribución Linux dentro del sistema operativo Windows.

¿Qué es el subsistema de Windows para Linux (WSL)?

Fuente: Microsoft Docs

Por otro lado, Microsoft también ha dado un paso adelante para apoyar el entorno de desarrollo de Linux dentro de su sistema operativo con la introducción del Subsistema de Windows para Linux (WSL), que se incluyó en la versión de Windows 10.

El WSL proporciona una interfaz de núcleo compatible con Linux desarrollada por Microsoft, que puede ejecutar un espacio de usuario de GNU encima de él. De esta manera, las herramientas de desarrollo de Linux se pueden instalar fácilmente en el entorno Linux nativo basado en WSL.

¿Qué significa esto para los desarrolladores? Esto significa que aquellos que prefieren desarrollar bajo el sistema operativo host Windows pueden quedarse con el entorno de desarrollo familiar de Windows y simplemente habilitar el entorno de desarrollo de Linux en el mismo host.

Gracias a esto, surgieron herramientas de software integradas para ser utilizadas en el propio Windows, como TimeStorm del IDE de Timesys. Este programa basado en Eclipse proporciona a los usuarios del sistema operativo Windows 10 un entorno familiar, lo que facilita el desarrollo de productos Linux integrados en un entorno Windows. Esta característica lo convierte en una solución ideal para programadores que desean migrar al desarrollo de dispositivos Linux basados en microprocesadores, ya que, además de soportar lenguajes como C/C++/Python, utiliza el mismo SDK de Yocto en sistemas operativos Linux y Windows.

Linux y Android integrados | ¿Cómo funciona?

El sistema operativo Android es un tipo de Linux integrado, personalizado para ser utilizado en teléfonos inteligentes. En esencia, Android ejecuta el mismo tipo de núcleo Linux que los sistemas embebidos y comparte los mismos controladores, gestión de memoria y capacidades de red. Pero también incluye algunas modificaciones del núcleo que lo hacen ideal para sistemas móviles. Además, viene cargado con funciones adicionales tomadas de otros proyectos de código abierto.

Google construyó Android como un sistema operativo móvil que viene con su ecosistema, separado del clásico Linux. Su interfaz de usuario se optimiza para dispositivos de pantalla táctil. Además, viene con un conjunto de API que permiten un entorno de desarrollo de aplicaciones más estandarizado. Del mismo modo, los dispositivos Android también pueden aprovechar una serie de servicios de Google como Google Maps, Fit, Cast o Awareness, entre otros.

Algunos podrían pensar que Android se convierte en un reemplazo viable para Linux embebido porque estandariza el desarrollo de software para dispositivos como teléfonos, tabletas o televisores. Aún así, Android puede estar ganando popularidad, pero todavía tiene un largo camino por recorrer antes de acostumbrarse al mismo grado que Linux incrustado y, aún menos probable, reemplazarlo. Las variedades» clásicas » de Linux embebido sin duda dominan como el sistema operativo de elección para los desarrolladores de sistemas embebidos.

Para la mayoría de los dispositivos Linux integrados, que se integran en maquinaria industrial, por ejemplo, y que prosperan con un bajo consumo de energía, esas características compatibles con dispositivos móviles tienden a ser un volumen adicional que un desarrollador puede necesitar eliminar. Es por eso que Android tiene más sentido en un dispositivo que aprovecha sus fortalezas en términos de interfaz de usuario y medios.

¿cuáles son las ventajas de usar Linux embebido?

Como ya hemos visto, embedded Linux es una versión compacta de Linux que ofrece características y servicios que siguen los requisitos de operación y aplicación del sistema embedded. Al igual que Linux, sus principales ventajas sobre otros sistemas operativos integrados son, entre otras, el uso de código abierto y, por lo tanto, de bajo costo, la existencia de múltiples proveedores de software, desarrollo y soporte, y la apertura en términos de derechos de autor o licencias y un núcleo estable y robusto. Además, la capacidad de leer, modificar y redistribuir el código fuente, junto con un enfoque de bloques de construcción altamente modular para desarrollar un sistema integrado personalizado. Esto proporciona una mayor flexibilidad en las posibilidades de diseño.

• Código fuente abierto.

• Precio bajo.

• Múltiples proveedores de software, desarrollo y soporte.

• Altamente personalizable.

• Mayor flexibilidad.

Posibles desventajas de Linux embebido

Entre las posibles desventajas de Linux embebido, vale la pena señalar su complejidad. Gracias a que es de código abierto y tiene múltiples desarrollos, Linux embebido es más rico en características que otros entornos de desarrollo embebido. La vasta base de código de Linux (tanto dentro de su sistema como disponible en la comunidad) resulta en una complejidad casi infinita.

Además, debemos tener en cuenta que a la hora de desarrollar soluciones adaptadas a la plataforma a utilizar, cualquier modificación del hardware puede afectar directamente al software, quedando reflejada en situaciones de sustitución de producto o incluso en actualizaciones del propio software. Por otro lado, recuerde que el uso de Linux embebido implica la necesidad de tener un espacio de memoria comparativamente grande en comparación con otros entornos. Eso afectará principalmente a dispositivos con recursos limitados.

La suma de todos estos aspectos puede llevar a un aumento de dinero y tiempo para desarrollar nuevas implementaciones. Por esta razón, es extremadamente importante confiar siempre en desarrolladores expertos que puedan optimizar el proceso tanto como sea posible.

• Tener características de reacher puede llevar a una mayor complejidad.

• Modificar el hardware puede afectar al software.

• Necesidad de espacio de memoria más grande.

Linux embebido: encuentre desarrolladores de software embebido

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