Programmation Embarquée avec Système d'Exploitationhebert/pese/fichiers/cours.pdfSystèmes LINUX...

MC-PESEMC-PESEProgrammation Embarquée Programmation Embarquée avec Système d'Exploitationavec Système d'Exploitation

NTNTGEII Semestre 4GEII Semestre 4

2014-20182014-2018

Systèmes LINUX embarquésSystèmes LINUX embarqués

MC-PESE : SyllabusMC-PESE : SyllabusPlan du cours :Plan du cours :

• Cours & TD : 16h30 (11 séances)Cours & TD : 16h30 (11 séances)

• TP : 12h30 (5 séances) → ProjetTP : 12h30 (5 séances) → Projet

• Notation : Projet donné en TPNotation : Projet donné en TPSous réserve de modificationSous réserve de modification

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Objet des coursObjet des cours• Vous donner une culture sur différents points :Vous donner une culture sur différents points :

• Systèmes embarquésSystèmes embarqués

• Linux…Linux… Oups ! GNU/LINUXOups ! GNU/LINUX

• Différence entre le LIBRE et l'OUVERTDifférence entre le LIBRE et l'OUVERT

• OS ou pas OS ? D'ailleurs ça sert à quoi !OS ou pas OS ? D'ailleurs ça sert à quoi !

• Temps réel ou pasTemps réel ou pas

• Réseaux informatiquesRéseaux informatiques

• Bases de donnéesBases de données

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Objet des TDObjet des TD 11

Il s'agira de TD pratiques.Il s'agira de TD pratiques.

Le travail sera effectué en binômeLe travail sera effectué en binôme

sur une cible réellesur une cible réelle

Vous allez travailler sur du vraiVous allez travailler sur du vrai

Les erreurs seront réelles !Les erreurs seront réelles !

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La cible principale sera un « Nano » PCLa cible principale sera un « Nano » PC

de typede type

BEAGLEBONE BLACKBEAGLEBONE BLACK

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6

• Nous allons également travailler sur un Nous allons également travailler sur un « nano » PC de type :« nano » PC de type :

Raspberry PI 3Raspberry PI 3

Photographie issue du site http://tech.scargill.net/raspberry-pi-3-grand-

opening/


Pas de clavier, pas de souris, pas d'écran !Pas de clavier, pas de souris, pas d'écran !

Vous prendrez la main à distance avec un PC au Vous prendrez la main à distance avec un PC au travers d'une connexion réseautravers d'une connexion réseau

Le « pilotage » se fera :Le « pilotage » se fera :

• soit en soit en ligne de commande Linuxligne de commande Linux

• soit au travers d'un soit au travers d'un Bureau à distanceBureau à distance

Sans se soucier du système d'exploitation du PCSans se soucier du système d'exploitation du PC

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Résumé des TDRésumé des TD 11

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Au cours des séances de TD :Au cours des séances de TD :

• Communication via le réseau avec la carteCommunication via le réseau avec la carte

• SSH (Secure Shell)

• Bureau à distance

• Initiation aux commandes GNU/LINUXInitiation aux commandes GNU/LINUX

• Installation de paquets et MàJ du systèmeInstallation de paquets et MàJ du système

• Configuration des paramètres réseaux...Configuration des paramètres réseaux...


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• Lors des TD, les programmes seront effectués Lors des TD, les programmes seront effectués dans un premier temps en lignes de dans un premier temps en lignes de commandes puis en langage C.commandes puis en langage C.

Nous travaillerons sur :Nous travaillerons sur :

• Commandes de bases LINUXCommandes de bases LINUX

• Arborescence des répertoires et fichiersArborescence des répertoires et fichiers

• Entrées/Sorties (LEDs intégrées)Entrées/Sorties (LEDs intégrées)

• Voies analogiquesVoies analogiques

• 1-Wire1-Wire

• II22C...C...


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• Mais également :Mais également :

• Affichage des données sur une page WEBAffichage des données sur une page WEB

• Ce qui veut dire qu'on montera un serveur Ce qui veut dire qu'on montera un serveur WEB (Apache2) et qu'on programmera WEB (Apache2) et qu'on programmera quelques pages.quelques pages.

• Interaction avec la page WEB pour Interaction avec la page WEB pour commander des E/S (I/O)commander des E/S (I/O)

• Stockage des données dans une base de Stockage des données dans une base de données de type MySQLdonnées de type MySQL

Objet des TPObjet des TP

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• Projet sur 5 séancesProjet sur 5 séances

• Cahier des charges lors de la 1Cahier des charges lors de la 1èreère séance TP séance TP

Systèmes EmbarquésSystèmes Embarqués 11

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• Embedded SystemsEmbedded Systems (UK) (UK)

• Vous entendrez parfois le terme Vous entendrez parfois le terme Systèmes Systèmes enfouisenfouis

• Un système embarqué (embedded system) est Un système embarqué (embedded system) est un système ou un périphérique informatique un système ou un périphérique informatique qui assure une fonction dédiée et qui est qui assure une fonction dédiée et qui est généralement conçu pour être utilisé avec une généralement conçu pour être utilisé avec une application logicielle spécifique.application logicielle spécifique. AM1AM1


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• Les systèmes embarqués sont en général Les systèmes embarqués sont en général utilisés dans un environnement matériel utilisés dans un environnement matériel contraint :contraint :

• AutomobileAutomobile

• AviationAviation

• MédicalMédical

• SpatialSpatial

• TélécommunicationTélécommunication


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• Ces systèmes se doivent d'être :Ces systèmes se doivent d'être :

• FiableFiable

• OptimiséOptimisé

• ConfigurableConfigurable

• ......


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BeagleBoneBlackBeagleBoneBlack 11

16

BeagleBone BlackBeagleBone Black 22

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Caractéristiques de la BEAGLEBONE BLACKCaractéristiques de la BEAGLEBONE BLACK

• 7 Entrées analogiques 12 bits (Limitées à 1,8V)7 Entrées analogiques 12 bits (Limitées à 1,8V)

• 2 Bus I2 Bus I22C (en réalité 3)C (en réalité 3)

• 2 Bus SPI2 Bus SPI

• 2 Bus CAN2 Bus CAN

• 4 UART4 UART

• 65 Entrées/Sorties Numériques (3,3V)65 Entrées/Sorties Numériques (3,3V)


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Caractéristiques de la BEAGLEBONE BLACKCaractéristiques de la BEAGLEBONE BLACK

• 4 Go de stockage eMMC4 Go de stockage eMMC

• 512 ko de RAM512 ko de RAM

• Carte graphique avec accélérateur 3DCarte graphique avec accélérateur 3D

• Processeur NEON pour calculs en nb flottantsProcesseur NEON pour calculs en nb flottants

• 2 Unités temps réel 32 bits 200MHz2 Unités temps réel 32 bits 200MHz

• HDMI / Ethernet / USB host / USB client / SDHDMI / Ethernet / USB host / USB client / SD

• Processeur 1GHz AM335x ARM Cortex-A8Processeur 1GHz AM335x ARM Cortex-A8


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On lui mettra une CAPE pour pouvoir utiliser ses On lui mettra une CAPE pour pouvoir utiliser ses fonctionnalités de communication vers fonctionnalités de communication vers

l'extérieur.l'extérieur.

Une CAPE = SHIELD pour ARDUINOUne CAPE = SHIELD pour ARDUINO

C'est tout simplement une carte filleC'est tout simplement une carte fille

Raspberry PIRaspberry PI 11

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Linux… GNU/LINUXLinux… GNU/LINUX

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• La petite histoireLa petite histoire


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• Richard Stallman et son imprimanteRichard Stallman et son imprimante


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• Linus TORVALDS et son noyauLinus TORVALDS et son noyau

Un Noyau ? (KERNEL)Un Noyau ? (KERNEL)

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• Un noyau gère les ressources et permet aux Un noyau gère les ressources et permet aux différents matériels et logiciels de différents matériels et logiciels de communiquer les uns avec les autres.communiquer les uns avec les autres.

• Tâches (ordonnancement, lancement,...)Tâches (ordonnancement, lancement,...)

• Matériel (processeurs, ports, périphériques,…)Matériel (processeurs, ports, périphériques,…)

• Gestion des fichiers, temps réel, IO, Réseaux Gestion des fichiers, temps réel, IO, Réseaux (pare-feu, protocoles,...)(pare-feu, protocoles,...)

Free – Open ….??!!Free – Open ….??!!

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• Kesako ?Kesako ?

Free SoftwareFree Software

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• Logiciel LibreLogiciel Libre

Règle n°1 : La liberté d'exécuter le programme, Règle n°1 : La liberté d'exécuter le programme, pour tous les usagespour tous les usages

Règle n°2 : La liberté d'étudier le Règle n°2 : La liberté d'étudier le fonctionnement du programme et de l'adapter fonctionnement du programme et de l'adapter à ses besoinsà ses besoins

Free SoftwareFree Software

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Règle n°3 : La liberté de redistribuer des copies Règle n°3 : La liberté de redistribuer des copies du programme (ce qui implique la possibilité du programme (ce qui implique la possibilité aussi bien de donner que de vendre des aussi bien de donner que de vendre des copies) copies)

Règle n°4 : La liberté d'améliorer le Règle n°4 : La liberté d'améliorer le programme et de distribuer ces améliorations programme et de distribuer ces améliorations au public, pour en faire profiter toute la au public, pour en faire profiter toute la communauté.communauté.

→ → Libre ne veut pas dire gratuitLibre ne veut pas dire gratuit

Open SoftwareOpen Software

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• Logiciel ouvertLogiciel ouvert

• C'est une histoire de formatC'est une histoire de format

Open SourceOpen Source

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• Code source ouvertCode source ouvert

Réseaux informatiques #1Réseaux informatiques #1

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• Les adresses IP (IP V4)Les adresses IP (IP V4)

c'est une adresse d'identification des appareils c'est une adresse d'identification des appareils connectés à un réseau informatique suivant le connectés à un réseau informatique suivant le « Internet Protocol ». Cette adresse est codée « Internet Protocol ». Cette adresse est codée sur 32 bits. On la note de façon standard sous sur 32 bits. On la note de façon standard sous la forme de 4 octets distincts notés en décimal la forme de 4 octets distincts notés en décimal et séparé par un point :et séparé par un point :

192.168.1.1192.168.1.1


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Les adresses IP ne sont pas données au Les adresses IP ne sont pas données au hasard. Il existe différentes familles d'adresses hasard. Il existe différentes familles d'adresses IP. Je ne parlerai que de quelques-unes. Entre-IP. Je ne parlerai que de quelques-unes. Entre-autres : les adresses publiques IP et les autres : les adresses publiques IP et les adresses privées IP.adresses privées IP.

• Les adresses publiques : c'est par exemple Les adresses publiques : c'est par exemple l'adresse attribuée à votre « Box » Internet. l'adresse attribuée à votre « Box » Internet. Elle peut être permanente ou non. Il s'agit Elle peut être permanente ou non. Il s'agit d'une adresse « accessible » (si possible) de d'une adresse « accessible » (si possible) de l'extérieur. Elles sont UNIQUES !!!l'extérieur. Elles sont UNIQUES !!!


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• Les adresses IP sont regroupées en classes Les adresses IP sont regroupées en classes suivant les plages d'adresses IP :suivant les plages d'adresses IP :

• Classes A, B, C, D et E (D et E : Classes Classes A, B, C, D et E (D et E : Classes particulières)particulières)

• A : le premier octet commence par 0A : le premier octet commence par 0

• B : le premier octet commence par 10B : le premier octet commence par 10

• C : le premier octet commence par 110C : le premier octet commence par 110

• D : le premier octet commence par ????D : le premier octet commence par ????

• E : le premier octet commence par ????E : le premier octet commence par ????


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• A : 1 octet d'id réseau & 3 octets d'id machineA : 1 octet d'id réseau & 3 octets d'id machine

• B : 2 octets d'id réseau & 2 octets d'id machineB : 2 octets d'id réseau & 2 octets d'id machine

• C : 3 octets d'id réseau & 1 octet d'id machineC : 3 octets d'id réseau & 1 octet d'id machine

• Déterminez les plages d'adresses IP de Déterminez les plages d'adresses IP de chacune des classes (A,B,C, D et E)chacune des classes (A,B,C, D et E)


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• Les adresses privées : c'est par exemple Les adresses privées : c'est par exemple l'adresse attribuée l'adresse attribuée par votrepar votre « Box » Internet, « Box » Internet, si elle est configurée en mode routeur. C'est si elle est configurée en mode routeur. C'est une adresse interne (locale) à votre réseau. En une adresse interne (locale) à votre réseau. En 1ère approximation, seules les machines sur le 1ère approximation, seules les machines sur le réseau interne peuvent communiquer entre réseau interne peuvent communiquer entre elles avec ces adresses privées.elles avec ces adresses privées.

• Il existe 3 plages d'adresses IP privées : une Il existe 3 plages d'adresses IP privées : une dans chaque classe (A, B et C)dans chaque classe (A, B et C)


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• Il existe 3 classes notées A, B et C d'adresses Il existe 3 classes notées A, B et C d'adresses privées :privées :

• Classe A : 10.0.0.0 → 10.255.255.255Classe A : 10.0.0.0 → 10.255.255.255

• Classe B : 172.16.0.0 → 172.31.255.255Classe B : 172.16.0.0 → 172.31.255.255

• Classe C : 192.168.0.0 → 192.168.255.255Classe C : 192.168.0.0 → 192.168.255.255

• Ces adresses ne sont pas routables à Ces adresses ne sont pas routables à l'extérieur de votre réseau.l'extérieur de votre réseau.


37

• Pour que les machines ayant une adresse IP Pour que les machines ayant une adresse IP sur un réseau privé puissent communiquer sur un réseau privé puissent communiquer avec l'extérieur (adresse publique), on passe avec l'extérieur (adresse publique), on passe par un NAT (Network Address Translation). Sur par un NAT (Network Address Translation). Sur votre Box en mode routeur le NAT est activé. votre Box en mode routeur le NAT est activé.


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• Le NAT permet également de faire de la Le NAT permet également de faire de la redirection de ports.redirection de ports.

• Explications sur les ports et la redirection : Explications sur les ports et la redirection :


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• UDP / TCP :UDP / TCP :

• UDP : Non connectéUDP : Non connecté

• TCP : ConnectéTCP : Connecté


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• UDP / TCP :UDP / TCP :

• UDP : Non connectéUDP : Non connecté

• TCP : ConnectéTCP : Connecté

Crédits imagesCrédits imagesDiapo 1 Diapo 1 http://www.dilnetpc.com/http://www.dilnetpc.com/

Diapo 5 Diapo 5 http://www.ti.com/ww/en/beagleboard/product_detail_black_lg.jpghttp://www.ti.com/ww/en/beagleboard/product_detail_black_lg.jpg

Diapo 6 Diapo 6 http://tech.scargill.net/raspberry-pi-3-grand-opening/http://tech.scargill.net/raspberry-pi-3-grand-opening/

Diapo 7 Diapo 7 http://cdn.schematic.pics/images/letsmakerobots.com/files/userpics/u19048/B_3PinOut3.pnghttp://cdn.schematic.pics/images/letsmakerobots.com/files/userpics/u19048/B_3PinOut3.png

Diapo 17 Diapo 17 http://www.codeproject.com/KB/mobile/EMBEDDEDSYSTEMSP1/FIG_01.jpghttp://www.codeproject.com/KB/mobile/EMBEDDEDSYSTEMSP1/FIG_01.jpg

Diapo 17 Diapo 17 http://www.ti.com/ww/en/dsp/embedded_analytics/emb_an_auto_diag.pnghttp://www.ti.com/ww/en/dsp/embedded_analytics/emb_an_auto_diag.png

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http://www.dilnetpc.com/

http://www.ti.com/ww/en/beagleboard/product_detail_black_lg.jpg

http://tech.scargill.net/raspberry-pi-3-grand-opening/

http://cdn.schematic.pics/images/letsmakerobots.com/files/userpics/u19048/B_3PinOut3.png

http://www.codeproject.com/KB/mobile/EMBEDDEDSYSTEMSP1/FIG_01.jpg

http://www.ti.com/ww/en/dsp/embedded_analytics/emb_an_auto_diag.png

CitationsCitationsDiapo 14 A. Marchand – École PolytechniqueDiapo 14 A. Marchand – École Polytechnique

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