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Embedded Linux mit Raspberry Pi und Co.

by Ralf Jesse

February 2016

Intermediate to advanced

408 pages

12h 5m

German

mitp Verlag

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1.1 Desktop-Betriebssysteme1.2 Bare-Metal vs. Betriebssystem1.2.1 Mikroprozessoren vs. Mikrocontroller1.3 Embedded Betriebssysteme1.4 Die Architektur von Linux1.4.1 Erläuterungen1.5 Beliebte Linux-Distributionen1.6 Linux installieren1.6.1 Parallele Installation von Linux Mint zum vorhandenen Betriebssystem1.6.2 Installation von Linux Mint in VirtualBox1.7 Erfahrungen Linux Mint + VirtualBox1.7.1 Größe der virtuellen Festplatte ändern1.7.2 Zielpartition für VirtualBox festlegen1.7.3 Umziehen der virtuellen Maschine1.7.4 Nicht genügend Arbeitsspeicher1.8 Weiterführende Literatur
2.1 Datenaustausch zwischen Host und Embedded System2.1.1 Samba2.1.2 FileZilla2.1.3 Daten austauschen mit scp2.2 Verzeichnisstruktur von Linux/Raspbian2.2.1 /bin2.2.2 /boot2.2.3 /dev2.2.4 /etc2.2.5 /home2.2.6 /lib2.2.7 /lost+found2.2.8 /media2.2.9 /mnt2.2.10 /opt2.2.11 /proc2.2.12 /root2.2.13 /run2.2.14 /sbin2.2.15 /selinux2.2.16 /srv2.2.17 /sys2.2.18 /tmp2.2.19 /usr2.2.20 /var2.3 Neue Benutzer und Gruppen einrichten2.3.1 Einen User hinzufügen bzw. entfernen2.3.2 Gruppen hinzufügen bzw. entfernen2.4 Weiterführende Literatur
3.1 Erste Schritte3.1.1 Die Kommandos »man« und »info«3.2 Geschichte der Shells3.3 Die Bourne-again-Shell – bash3.3.1 Ein- und Ausgabeumleitung3.3.2 Shell-Variablen3.3.3 Kommentare3.3.4 Systemkommandos in Shellscripts3.3.5 Mehrere Kommandos in einer Zeile3.3.6 Bedingungen/Vergleiche3.3.7 Funktionen in Shellscripts3.3.8 Schleifen3.3.9 Professionelle Übergabe von Argumenten3.3.10 Einschränkungen bei Shellscripts3.4 Weiterführende Literatur
4.1 Cross-Toolchains für Raspberry Pi B+4.1.1 Toolchain und IDE für Windows4.1.2 Toolchain und IDE für Linux (Mint)4.1.3 Toolchain und IDE für Mac OS X4.2 Die Bibliothek wiringPi4.2.1 Herunterladen von wiringPi4.2.2 wiringPi »bauen«4.2.3 Funktionen in wiringPi4.2.4 Weitere Informationen zu wiringPi4.2.5 Anschlussbelegung des Raspberry Pi B+4.3 Konfiguration von Code::Blocks4.3.1 Auswahl des Compilers4.3.2 Einstellen der Compiler-Optionen4.3.3 Bibliothek(en) hinzufügen4.3.4 Erweitern des Suchpfades4.3.5 Toolchain executables4.3.6 Testen der Toolchain4.4 crosstool-ng4.4.1 Vorarbeiten4.4.2 Erstellen und installieren von crosstool-ng4.4.3 Toolchain konfigurieren4.5 Weiterführende Literatur
5.1 Überblick5.1.1 Einmalig durchzuführende Schritte5.1.2 Zu wiederholende Schritte5.2 Kernel erzeugen – detaillierte Anleitung5.2.1 Einmalig durchzuführende Schritte – Details5.2.2 Zu wiederholende Schritte5.3 Das Shellscript mkrpi5.3.1 mkrpi – das Listing zum Shellscript5.3.2 Funktion und Anwendung von mkrpi5.4 Weiterführende Literatur
6.1 rootfs erzeugen6.1.1 Benötigte Software6.1.2 Die nächsten Schritte6.1.3 Imagedatei erzeugen6.1.4 Schreiben der Boot-Partition6.1.5 Schreiben des root-Dateisystems6.1.6 Das Ende naht ...6.2 Alternative Methode6.2.1 Beschaffung und Anwendung von Buildroot6.3 Weiterführende Literatur

7.1 Bare-Metal-Systeme7.2 Geräte mit Betriebssystem7.2.1 Der Bootprozess des Raspberry Pi7.2.2 Der Bootprozess beim BeagleBone Black BBB7.2.3 Der Bootprozess beim Cubieboard7.3 Allgemeine Beschreibung des Bootvorgangs7.3.1 Bootloader7.3.2 Die Aufgabe von Bootloadern7.4 Das U-Boot und der Raspberry Pi7.4.1 Sourcecode von »Das U-Boot«7.5 Weiterführende Literatur
8.1 Auffrischung8.2 »Normale« Dateien und Gerätedateien8.2.1 Schnittstellen zwischen User Space und Kernel8.2.2 Schnittstellen zwischen Kernel und Hardware8.2.3 Wichtige Programme im User Space8.3 Weitere Voraussetzungen8.4 Das erste Kernelmodul8.4.1 Quelltext des Moduls und Makefile8.4.2 Kompilieren des Moduls8.4.3 Modul testen8.4.4 Details zu nix.c/nix.ko8.4.5 kbuild8.5 Ein weiteres einfaches Kernelmodul8.5.1 Der Sourcecode8.5.2 Log-Level8.5.3 Kernelmodul ausprobieren8.6 Moderne Variante von hellodriver8.6.1 Moderne Variante des hellodriver-Moduls8.7 Ende der Einführung8.8 Weiterführende Literatur
9.1 Auf dem Weg zu einem richtigen Gerät9.1.1 Funktionen, Makros, Datentypen9.1.2 Der Sourcecode9.2 Weiterführende Literatur
10.1 Checkliste für die Treiberentwicklung10.1.1 Headerdateien10.1.2 Die Struktur file_operations10.1.3 Initialisierung eines Treibers/Moduls10.1.4 Entfernen von Treibern/Modulen10.1.5 Funktion mydevice_open10.1.6 Funktion mydevice_close10.1.7 Schreiben und Lesen10.1.8 The End10.1.9 Generelle Erklärung einiger Funktionen10.2 Ansteuerung »echter« Hardware10.2.1 GPIO-Funktionen10.2.2 GPIOs anwenden10.2.3 (Mögliche) Erweiterung des Treibers10.3 Weiterführende Literatur
11.1 Das serielle Schieberegister SN74HC595
12.1 Der Baustein Maxim 721912.1.1 Beschreibung des Maxim 721912.1.2 Zeitverhalten bei der Ansteuerung12.1.3 Kaskadieren mehrerer Maxim 7219/722112.2 Ansteuerung einer 8 x 8-LED-Matrix12.2.1 Der Schaltplan12.3 Die Treibersoftware12.3.1 Das Makefile12.3.2 Die Headerdatei max7219.h12.3.3 Der C-Sourcecode max7219imp.c12.3.4 Das Testprogramm für den Treiber12.3.5 Verbesserungsvorschläge12.4 Ansteuerung von 7-Segment-Anzeigen
13.1 Der HD44780 – Aus dem Datenblatt13.2 Die Hardware13.3 Die Headerdatei hd44780.h13.3.1 Einige Erläuterungen13.4 Der Treiber hd44780.c13.4.1 Erläuterung des Programms13.5 Das Testprogramm im User Space13.6 Weiterführende Literatur
A.1 Embedded Systeme, Architektur etc.A.2 VirtualBoxA.3 SambaA.4 Shell-ProgrammierungA.5 Toolchains und BibliothekenA.6 Bootstrapping, Buildroot etc.A.7 Der BootprozessA.8 Pointer und Strukturen in CA.9 Das Kernel-Buildsystem und TreiberA.10 Bücher
B.1 GPIO-Belegung gemäß wiringPiB.2 GPIO-Belegung gemäß Broadcom
C.1 SecurityC.2 SafetyC.2.1 Maßnahmen in der AutomobilindustrieC.2.2 Umsetzung in der ProgrammierungC.3 Ergänzende Literatur
E.1 ProjekteinstellungenE.1.1 PropertiesE.1.2 Build options ...

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Kapitel 4: Cross-Toolchains

Wie bereits gesagt: Dieses Buch wendet sich an alle Anwender und Softwareentwickler von Embedded-Linux-Systemen, wobei die Hardwarebasis prinzipiell keine Rolle spielt. Für die Beispiele in diesem Buch wurde der Raspberry Pi in der Version B+ verwendet, sodass sich ein gewisser Portierungsaufwand auf andere Hardware nicht vermeiden lässt, da die verschiedenen Embedded Systeme teilweise große Unterschiede aufweisen.

Embedded Linux existiert für die verschiedensten CPU-Architekturen – ich habe 29 unterstützte Architekturen gezählt. Aber auch dort, wo die CPU-Architekturen identisch sind, gibt es teilweise große Unterschiede. Die Unterschiede betreffen beispielsweise die Möglichkeit des Anschlusses externer Festplatten, ...