systèmes-embarqués

7/28/2019 systèmes-embarqués

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Les systèmes embarqués



Plan

● Généralités

● Caractéristiques

● Contraintes d un système embarqué● Systèmes embarqués pour assistants personnels

(PDA)

● Linux sur micro-controlleur: μC : uCLinux



Généralités



Historique

● Apparition en 1971 avec le Intel 4004

●

A l’origine, ce sont des systèmes matériels etlogiciels intégrés dans des avions militaires oudes missilles. Ensuite dans le civil: avions,voitures, machine à laver...!

● Par extension, on considère aussi les systèmesspécifiques fixes (telle une borne dans unmagasin) comme des systèmes embarqués.



Définition

● Un système embarqué est un système

électronique et informatique autonome ne possédant pas des entrées/sorties standardscomme un clavier ou un écran d'ordinateur.



Exemples

● Un four à micro ondes.

● Une télécommande de TV

● Un lave linge● Le pilote automatique d un avion

● Etc...



Caractéristiques



Caractéristiques

● La machine et le logiciel sont intimement liés etnoyés dans le matériel et ne sont pas aussifacilement discernables comme dans un

environnement de travail classique de type PC

● De conception sûre!!!(avion, ABS)

● Contraintes physiques fortes: dimensions, poids,taille autonomie, consommation

● Fiabilité, contraintes temporelles ( temps réels )



Organisation d un système embarqué

CPU

Logicielou OS

Ports dediagnostic

Convertisseur N/A

Systèmesauxiliaires

MémoireASIC(application specific

integrated circuit)

IHM

Convertisseur A/N

Sauvegardeet sécurité

du système

Environnementextérieur

Capteurs Acteurs



Contraintes d un système embarqué



Contraintes matérielles

Besoin Miniature Petit Moyen Haut de gamme PC embarqué Embarqué haute disponibilité

Taille RAM <0,1 Mo 0,1-4 Mo 2-8 Mo 8-32 Mo 16-64 Mo > x Mo

Taille ROM/FLASH 0,1-0,5 Mo 0,5-2 Mo 4-16 Mo FLASH Xx Mo Go-To

Processeurs

Caractéristiques matérielles MMU optionnelle CompactPCI

Exemples d’applications

2-4 Mo

FLASH

DragonBall 68KMcore

ColdFire

ARM

MIPSHitachi SH

x86

PowerPC

Pentium

PowerPCArdoise Internet

Carte unité centraleSystem on Chip (SoC )

Caméra numérique

PDA

Téléphone

Routeur

Décodeur

Stockage en réseau

Imprimante en réseau

Commutateur téléphonique

Routeur haute performance

Serveur central



Les contraintes de développement

● Compléxité croissante

● Applications temps réels

● => Genie Logiciel, conception orientée objet● => UML et SDL (Specification and

Description...)

●

Le matériel: puissance limité , pas de MMU,capacité



Contraintes de développement (2)

● Absence de MMU: impossible d utiliser fork()

● Utilisation de vfork() de BSD (crée un processus

sans copier la table d adressage du père mais en la partageant)

● Système de fichier en mémoire: RAMDisk ouFLASHDisk, problème en cas de crash



Utilité d un système embarqué

● Programmation haut niveau ( C,C++, librairies)

● Indépendance du matériel

● Industrialisation● Gestion de la mémoire

● Multi-utilisateur



Systèmes embarqués pour assistants

personnels (PDA)



● Approche Modulaire

● Portable sur plusieurs processeurs

(ARM/StrongARM, MIPS, PPC, SuperH, X86)● Compatibilité avec Win32

● Connectivité

● Traitement temps rééls

● Pas seulement déstinés au Pocket PC(..hum, hum)

Windows CE



Windows CE (2)

– Matériel requis

● Processeur supporté

● Horloge pour les interruptions planifiés(calendrier, alarme)

● Mémoire



Architecture de Windows CE

OEMOEM HardwareHardware

Embedded ShellEmbedded Shell

ApplicationsApplications

WIN32 APIsWIN32 APIs

COREDLL, WINSOCK, OLE, COMMCTRL, COMMDLG, WININET,COREDLL, WINSOCK, OLE, COMMCTRL, COMMDLG, WININET,TAPITAPI

Windows CE Shell ServicesWindows CE Shell Services

RemoteRemote

ConnectivityConnectivity

KernelKernel

LibraryLibraryIrDAIrDA

GWESGWESDeviceDevice

Manager Manager FileFile

Manager Manager TCP/IPTCP/IP

OALOAL

BootloadeBootloader r

DriversDrivers DeviceDevice

driversdrivers FileFile

driversdrivers

MicrosoftMicrosoft OEMOEM ISV, OEMISV, OEM



Architecture Windows NT4



Lineo Embeddix

● Approche Noyau Unix classique (monolithique)

● Portable sur plusieurs processeurs

(ARM/StrongARM, MIPS, PPC, SuperH, X86)● Compatibilité avec Unix et GNU

● Connectivité

● Traitement temps rééls avec module

● Fonctionne sur Sharp Zaurus et systèmes à basede microcontrolleurs



Lineo Embeddix (2)

– Matériel requis

● Processeur supporté ou microcontrolleur

● Horloge pour les interruptions planifiées(calendrier, alarme)

● Mémoire avec ou sans MMU

Lineo Embeddix (3)



Lineo Embeddix (3)

Matériel

Contrôle Matériel

Cache

SGF

Interface appels-systèmes

Bibliothèques

ContrôlleursCaractère | bloc

IPC

Scheduler

MMU

Gestion des processus

Applications



Comparatif

– WinCE+ : Architecture modulaire, interface win32

– WinCE- : Machine puissante nécessaire

– Embeddix+ : Portable,logiciels GNU, interface ~POSIX

– Embeddix- : Noyau monolithique, espace occuppé



UCLinux



Le marché de l embarqué

● Le marché mondial du processeur ne se résume pas au x86

● 1.4Milliards de processeurs 8 bits vendus en 2000

● 108Millions de x86 vendus en 2000 soit 5% desventes mondiales

● 60% des utilisent un OS propriétaire, le restelogiciel libre



Linux dans l embarqué

● Depuis 1999, on retrouve Linux dans l embarqué

● Le developpement d un OS pour l embarquécoute cher

● Linux est libre, gratuit, plusieurs distributions

● Stack IP en standard



Atouts Linux

● Taille du noyau modeste compatible avec lestailles de mémoires utilisées dans un systèmeembarqué (500 Ko pour Hard Hat Linux de

MontaVista).● Différentes distributions proposées suivant le

domaine : routeur IP, PDA, téléphone...

● Support du chargement dynamique de modulesqui permet d’optimiser la taille du noyau.



Conclusion

– Contraintes de développement importantes

– Développement d un OS embarqué cher

– Portabilité difficille

– Domaine d utilisation nombreux...marché à forte évolution

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