LINUX embarqué | Qu’est-ce que c’est, Quand et comment l’utiliser | Conseils d’experts

Linux embarqué. Est-ce la même chose que Linux?

Qu’est-ce que Linux ?

Dans des articles précédents, nous avons déjà fait une introduction à l’ingénierie des systèmes embarqués en donnant quelques exemples qui sont sur le marché ainsi que la liste de toutes les fonctionnalités possibles. Aujourd’hui, nous parlerons du système d’exploitation par excellence utilisé comme outil de développement pour ce type d’appareil: Linux.

Linux est le nom donné au noyau et à une série de systèmes d’exploitation Unix sous GNU GPL. À bien des égards, Linux est similaire à d’autres systèmes d’exploitation tels que Windows, macOS (anciennement OS X) ou iOS. Comme eux, Linux peut avoir une interface graphique et les mêmes types de logiciels de bureau auxquels vous êtes habitué, tels que les traitements de texte, les éditeurs de photos, les éditeurs vidéo, etc.

Mais Linux diffère également de plusieurs manières importantes. Tout d’abord, et peut-être sa caractéristique la plus importante, c’est un logiciel open source. Le code utilisé pour créer Linux est gratuit et disponible pour le public pour le visualiser, le modifier et – pour les utilisateurs ayant des connaissances – y contribuer.

Une autre différence importante est que Linux, bien que les éléments centraux du système d’exploitation Linux soient généralement répandus, de nombreuses distributions Linux incluent différentes options logicielles. Cela signifie que Linux est incroyablement personnalisable. Nous pouvons installer un système très léger et ajouter tout le nécessaire plus tard ou selon nos besoins. Les utilisateurs peuvent également choisir les composants principaux, tels que le système qui affiche les graphiques et d’autres composants de l’interface utilisateur.

Vous utilisez probablement déjà Linux, même si vous ne le connaissez pas puisqu’il est présent dans les logiciels d’un grand nombre d’appareils que nous utilisons au quotidien. Même la plupart des pages Web Internet que nous visitons ont probablement été générées par des serveurs Linux. De même, la plupart des entreprises et des particuliers choisissent Linux pour leurs serveurs car il est sécurisé, flexible et peut recevoir un excellent support de la part d’une grande communauté d’utilisateurs.

Linux embarqué | Qu’est-ce que c’est? Où l’utiliser?

Un système embarqué est un ensemble de matériel informatique et de logiciels basés sur un microcontrôleur ou un microprocesseur, contrôlés par un système d’exploitation en temps réel ou RTOS, mémoire limitée, et pouvant varier à la fois en taille et en complexité. Linux embarqué est un type de système d’exploitation / noyau Linux qui a été conçu pour être installé et utilisé dans des périphériques ou des systèmes embarqués.

Bien qu’il utilise le même noyau, Linux embarqué est assez différent du système d’exploitation standard. Tout d’abord, il est adapté aux systèmes embarqués et, par conséquent, sa taille est beaucoup plus petite, nécessite moins de puissance de traitement et présente des fonctionnalités minimales. Le noyau Linux est modifié et optimisé en tant que version Linux embarquée. Une telle instance Linux ne peut exécuter que des applications créées spécifiquement pour le périphérique.

Linux embarqué est flexible, peu coûteux, open source et s’adapte à des microprocesseurs spécifiques. Par rapport aux systèmes d’exploitation embarqués propriétaires, Linux permet plusieurs fournisseurs de logiciels, de développement et de support; il a un noyau stable et offre la possibilité de lire, modifier et redistribuer le code source. Il permet également une approche hautement modulaire de la construction d’un système personnalisé, conduisant à une plus grande flexibilité.

Le projet Yocto se démarque : c’est un projet collaboratif open-source qui permet aux développeurs de créer facilement leurs propres systèmes Linux personnalisés, quelle que soit l’architecture matérielle. Cet outil est largement utilisé pour créer des distributions Linux intégrées personnalisées.

Linx sur les systèmes embarqués / Applications courantes

Pour ces raisons, et grâce à sa polyvalence, Linux embarqué est devenu très populaire parmi les ingénieurs en systèmes embarqués. De nombreux appareils électroniques grand public tels que les téléphones, les tablettes intelligentes, les périphériques de stockage numériques, les enregistreurs vidéo personnels, les appareils photo, les appareils portables et bien d’autres sont généralement développés avec Linux. Il est utilisé dans les logiciels de voitures et de nombreux autres exemples tels que les équipements de réseau, le contrôle des machines, l’automatisation industrielle, les équipements de navigation, les logiciels de vol d’engins spatiaux et les instruments médicaux en général.

Même Microsoft Windows a des composants Linux dans le cadre du sous-système Windows pour Linux ou WSL. Mais le meilleur exemple de Linux embarqué est peut-être Android, développé par Google. Nous verrons ces deux derniers exemples plus en détail tout au long du post.

Comment développer Linux embarqué sous Windows

L’introduction de Linux embarqué dans votre organisation peut signifier de multiples défis à surmonter. Les guides sont certainement utiles pour acquérir de l’expérience à un bon rythme, mais qu’en est-il de l’environnement de développement? Doit-il être complètement remplacé pour prendre en charge le développement Linux?

Dans de nombreux cas, le développement de produits Linux embarqué se fait en utilisant l’hôte Linux lui-même. La version PC offre plus de bibliothèques et d’utilitaires préinstallés que les systèmes Linux embarqués, ce qui rend les hôtes de développement Linux idéaux pour développer du code Linux embarqué. Mais qu’en est-il des ingénieurs qui sont nouveaux dans ce système d’exploitation ou qui préfèrent utiliser Windows comme hôte de développement?

La solution la plus répandue à ce jour a été d’utiliser des environnements virtuels tels que VirtualBox ou VMware Player. De cette façon, l’utilisateur est autorisé à continuer à travailler avec Windows en tant que système d’exploitation principal, et donc à continuer à naviguer dans un environnement déjà familier, et à utiliser la machine virtuelle avec Ubuntu ou d’autres distributions Linux pour le développement de produits basés sur Linux embarqués.

En outre, il existe d’autres options pour développer du code Linux embarqué. La technologie des conteneurs a récemment suscité beaucoup d’intérêt, offrant une autre alternative pour exécuter une distribution Linux dans le système d’exploitation Windows.

Qu’est-ce que le sous-système Windows pour Linux (WSL)?

Source: Microsoft Docs

D’autre part, Microsoft a également fait un pas en avant dans la prise en charge de l’environnement de développement Linux dans son système d’exploitation avec l’introduction du sous-système Windows pour Linux (WSL), qui a été inclus dans la version Windows 10.

Le WSL fournit une interface noyau compatible Linux développée par Microsoft, qui peut ensuite exécuter un espace utilisateur GNU par-dessus celui-ci. De cette façon, les outils de développement Linux peuvent être facilement installés dans l’environnement Linux natif basé sur le WSL.

Qu’est-ce que cela signifie pour les développeurs ? Cela signifie que ceux qui préfèrent développer sous le système d’exploitation Windows hôte peuvent rester avec l’environnement de développement Windows familier et activer simplement l’environnement de développement Linux sur le même hôte.

Grâce à cela, des outils logiciels intégrés sont sortis pour être utilisés dans Windows lui-même, tels que l’ Tim TimeStorm de Timesys. Ce programme basé sur Eclipse fournit aux utilisateurs du système d’exploitation Windows 10 un environnement familier, ce qui facilite le développement de produits Linux embarqués dans un environnement Windows. Cette fonctionnalité en fait une solution idéale pour les programmeurs qui souhaitent migrer vers le développement de périphériques Linux à microprocesseur, car, outre le support de langages tels que C/C++/Python, il utilise le même SDK Yocto dans les systèmes d’exploitation Linux et Windows.

Linux embarqué et Android / Comment ça marche ?

Le système d’exploitation Android est un type de Linux embarqué, personnalisé pour être utilisé sur les smartphones. En substance, Android exécute le même type de noyau Linux que les systèmes embarqués et partage les mêmes pilotes, la gestion de la mémoire et les mêmes capacités de mise en réseau. Mais il inclut également certaines modifications du noyau qui le rendent idéal pour les systèmes mobiles. De plus, il est livré avec des fonctions supplémentaires tirées d’autres projets open source.

Google a conçu Android comme un système d’exploitation mobile livré avec son écosystème, distinct du Linux classique. Son interface utilisateur est optimisée pour les appareils à écran tactile. De plus, il est livré avec un ensemble d’API qui permettent un environnement de développement d’applications plus standardisé. De même, les appareils Android peuvent également profiter d’une série de services Google tels que Google Maps, Fit, Cast ou Awareness, entre autres.

Certains pourraient penser qu’Android devient un remplacement viable pour Linux embarqué car il normalise le développement de logiciels pour des appareils tels que les téléphones, les tablettes ou les téléviseurs. Malgré cela, Android gagne peut–être en popularité, mais il reste encore un long chemin à parcourir avant de s’habituer au même degré que Linux embarqué et – encore moins probable – de le remplacer. Les variétés « classiques » de Linux embarqué dominent sans aucun doute en tant que système d’exploitation de choix pour les développeurs de systèmes embarqués.

Pour la plupart des périphériques Linux embarqués, qui sont intégrés dans des machines industrielles, par exemple, et qui se développent grâce à une faible consommation d’énergie, ces fonctionnalités adaptées aux mobiles ont tendance à constituer un volume supplémentaire qu’un développeur peut avoir besoin d’éliminer. C’est pourquoi Android a le plus de sens dans un appareil qui tire parti de ses points forts en termes d’interface utilisateur et de médias.

Quels sont les avantages de l’utilisation de Linux embarqué ?

Comme nous l’avons déjà vu, Linux embarqué est une version compacte de Linux qui offre des fonctionnalités et des services suivant les exigences de fonctionnement et d’application du système embarqué. Comme Linux, ses principaux avantages par rapport aux autres systèmes d’exploitation intégrés sont – entre autres – l’utilisation de sources ouvertes et donc à faible coût, l’existence de multiples fournisseurs de logiciels, de développement et de support, et l’ouverture en termes de droits d’auteur ou de licences et un noyau stable et robuste. De plus, la capacité de lire, de modifier et de redistribuer le code source, associée à une approche de blocs de construction hautement modulaire pour développer un système intégré personnalisé. Cela offre une plus grande flexibilité dans les possibilités de conception.

• Code source ouvert.

• Prix bas.

• Plusieurs fournisseurs de logiciels, de développement et de support.

• Hautement personnalisable.

• Une plus grande flexibilité.

Inconvénients possibles de Linux embarqué

Parmi les inconvénients possibles de Linux embarqué, il convient de noter sa complexité. Grâce à son open-source et à ses multiples développements, Linux embarqué est plus riche en fonctionnalités que les autres environnements de développement embarqués. La vaste base de code de Linux (à la fois dans votre système et disponible dans la communauté) entraîne une complexité presque infinie.

De plus, il faut considérer que lors du développement de solutions adaptées à la plate-forme pour s’y habituer, toute modification du matériel peut affecter directement le logiciel, se traduisant par des situations de remplacement du produit ou même par des mises à jour du logiciel lui-même. D’un autre côté, rappelez-vous que l’utilisation de Linux embarqué implique la nécessité d’avoir un espace mémoire relativement important par rapport à d’autres environnements. Cela affectera principalement les appareils avec des ressources limitées.

La somme de tous ces aspects peut entraîner une augmentation de l’argent et du temps pour développer de nouvelles implémentations. Pour cette raison, il est extrêmement important de toujours compter sur des développeurs experts qui peuvent optimiser le processus autant que possible.

• Avoir des fonctionnalités de reacher peut entraîner une complexité plus élevée.

• La modification du matériel peut affecter le logiciel.

• Besoin d’un espace mémoire plus grand.

Linux embarqué: trouvez des développeurs de logiciels embarqués

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