Software libero nei sistemi embedded
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Il documento tratta dei sistemi embedded e del software libero in questo contesto, descrivendo i microcontrollori, l'hardware e il software open source. Viene discusso l'importanza delle toolchain per lo sviluppo, i vantaggi per sviluppatori e aziende, e si forniscono esempi pratici come Arduino e Raspberry Pi. Infine, si forniscono link a risorse e strumenti utili nel campo dell'elettronica e del software libero.
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In elettronica e informatica, con il termine sistema embedded si
identificano genericamente tutti quei sistemi elettronici di elaborazione
a microprocessore progettati appositamente per una determinata
applicazione (special purpose) ovvero non riprogrammabili dallutente
per altri scopi, spesso con una piattaforma hardware ad hoc, integrati
nel sistema che controllano ed in grado di gestirne tutte o parte delle
funzionalit richieste. [Wikipedia]
≒ Non significa utilizzare un computer tradizionale, general purpose
≒ Utilizzo di un processore general purpose (tra I pi湛 popolari: arm,
x86, ppc) o un ancora pi湛 semplice microcontrollore](https://image.slidesharecdn.com/ld2012embedded-121030090548-phpapp01/85/Software-libero-nei-sistemi-embedded-3-320.jpg)
Software libero nei sistemi embedded
- 1. Software 油libero 油nei 油 sistemi 油embedded 油 油 Daniele Costarella Linux Day 2012 29 ottobre 2012 Universit degli Studi di Salerno
- 2. Introduzione
- 3. Che 油cos竪 油un 油sistema 油Embedded In elettronica e informatica, con il termine sistema embedded si identificano genericamente tutti quei sistemi elettronici di elaborazione a microprocessore progettati appositamente per una determinata applicazione (special purpose) ovvero non riprogrammabili dallutente per altri scopi, spesso con una piattaforma hardware ad hoc, integrati nel sistema che controllano ed in grado di gestirne tutte o parte delle funzionalit richieste. [Wikipedia] ≒ Non significa utilizzare un computer tradizionale, general purpose ≒ Utilizzo di un processore general purpose (tra I pi湛 popolari: arm, x86, ppc) o un ancora pi湛 semplice microcontrollore
- 4. Che 油cos竪 油un 油microcontrollore? In elettronica digitale il microcontrollore o microcontroller o MCU (MicroController Unit) 竪 un dispositivo elettronico integrato su singolo chip. Un microcontrollore include: ≒ I/O bit discreti per il controllo o rilevamento di stati logici ≒ I/O seriale (porte seriali, UARTs) ≒ Altre interfacce di comunicazioni seriali come I2C, SPI e CAN. ≒ Periferiche come timer, contatori di eventi, generatori di PWM ≒ Generatore di clock (spesso si tratta di un oscillatore, un risuonatore o un circuito RC) ≒ Convertitori A/D multicanali ≒ Programmazione e debugging In-circuit
- 5. Open 油Source 油Hardware Hardware libero si riferisce ad hardware elettronici e di computer che sono stati progettati con la stessa politica del software libero ed open source (FOSS). Lhardware libero 竪 parte della cultura dellopen source che espande questideologia al di fuori dellambito software.
- 6. Open 油Source 油Hardware Il termine viene principalmente usato per esprimere la libera divulgazione di informazioni riguardanti il progetto stesso dellhardware comprendendente: ≒ Schemi ≒ Lista dei materiali ≒ Layout dei dati del circuito stampato ≒ FOSS per far girare lhardware ≒ Codice sorgente del firmware e tool chain. ≒ Modelli 3D per i case Per gli ormai diffusissimi dispositivi a logica programmabile, invece di condividere gli schemi si pu嘆 condividere la descrizione in HDL.
- 7. Open 油Source 油Hardware: 油licenze Piuttosto che creare una nuova licenza, alcuni progetti hardware usano semplicemente le licenze sistenti per i software open source. In pi湛 sono state proposte diverse nuove licenze: ≒ TAPR Open Hardware License ≒ Balloon Open Hardware License ≒ CERN Open Hardware License ≒ Solderpad License ≒ Hardware Design Public License
- 8. Open 油Source 油Hardware: 油esempi
- 9. Open 油Source 油Hardware: 油esempi
- 10. Open 油Hardware 油Imaging: 油Cameras
- 11. Open 油Source 油Hardware: 油esempi Alcuni esempi: ≒ Hack-A-Day Bus Pirate, http://www.buspirate.org ≒ Elphel, http://www.elphel.com ≒ Bug Labs modular kits http://www.buglabs.net ≒ RepRap, Replicating Rapid-prototyper http://www.reprap.org ≒ Arduino http://www.arduino.cc ≒ Beagle Board e Beagle Bone http://beagleboard.org E molti molti altri esempi tra cui CPU, schede grafiche, laptops, cellulari
- 13. Software Diversi software sono disponibili per aiutare il progettista nelle fasi di Schematics Capture e PCB Design o EDA (Electronic Design Automation) ≒ Eagle CAD http://www.cadsoft.de ≒ Kicad http://www.kicad-pcb.org/ ≒ gEDA http://www.gpleda.org/
- 14. Software 油 油Eagle 油CAD Eagle CAD 竪 un software CAD per la stesura di schemi elettronici e sbroglio dei circuiti. Non 竪 Open Source ma offre una versione free per applicazioni non commerciali. ≒ Disponibile per Linux, Mac e Windows ≒ Librerie estese per parti e componenti ≒ Supporto per ULC (User Language Programs) e script ≒ Funzioni di ERC (Electrical Rule Check) e DRC (Design Rule Check)
- 15. Software 油 油KiCad KiCad 竪 una suite open source di software EDA per il disegno di schemi elettrici e circuiti stampati (PCB). Dispone di un ambiente di sviluppo integrato (IDE) con editor di schematici, sbroglio circuitale del PCB e visualizzatore di file Gerber. KiCad 竪 organizzato in cinque parti principali: ≒ Supporto multipiattaforma (wxWidgets) ≒ Librerie estese ≒ Ambiente integrato
- 16. Software 油 油gEDA La lettera g iniziale evidenzia il fatto che la suite 竪 rilasciato sotto licenza GPL. Il primo rilascio 竪 datato aprile 1998 ed 竪 tuttora un progetto attivissimo e supportato dalla comunit. ≒ Ngspice, simulatore SPICE ≒ GnuCap, un moderno software di simulazione dei circuiti ≒ gwave e GTKWave, visualizzatori di segnali analogici e digitali ≒ Icarus Verilog, un simulatore Verilog
- 18. Che 油cos竪 油una 油Tool 油Chain? In ambito software, una toolchain 竪 linsieme dei programmi (tools) usati nello sviluppo di un prodotto. I tool possono essere utilizzati in catena, in modo tale che loutput di ciascun tool rappresenti linput per il successivo. Il termine 竪 comunque utilizzato in maniera pi湛 estesa per riferirsi, pi湛 in generale, a qualunque insieme di tool di sviluppo collegati tra loro.
- 19. Che 油cos竪 油una 油Tool 油Chain? ≒ Gli strumenti di sviluppo disponibili in ambiente GNU/Linux sono costituiti da una toolchain nativa. ≒ Tale toolchain viene eseguita sulla workstation e genera codice per quella workstation, di solito x86
- 20. Che 油cos竪 油una 油Tool 油Chain? ≒ Per lo sviluppo di sistemi embedded, la disponibilit e lutilizzo di una toolchain nativa 竪 impossibile in molti casi e comunque ben poco interessante in quanto: ≒ Il target dispone usualmente di un quantitativo limitato e a volte alquanto ristretto di storage e/o memoria ≒ Il target 竪 molto lento comparato alla tua workstation ≒ Potresti non voler installare tutti I tool di sviluppo sulla scheda target ≒ Perci嘆 sono utilizzate, generalmente, delle cross-compiling toolchain. Eseguite sulla tua workstation permettono di generare codice per il tuo target.
- 21. Che 油cos竪 油una 油Tool 油Chain? Source 油code Compilation 油 machine Cross-足compiling 油 Native 油toolchain toolchain x86 Execution 油 x86 油binary ARM 油binary machines x86 ARM
- 22. Microprocessori 油con 油Tool 油Chain 油free Esistono diversi microcontrollori con tool chain free. Tra questi figurano: ≒ Atmel AVRMega e AVRTiny (il cuore della piattaforma Arduino) ≒ Atmel AVR32 (che include un kernel Linux) ≒ Texas Instruments MSP430 ≒ Axis 100LX, utilizzata nella Foxboard ≒ ARM7 e oltre. A partire da ARM9 竪 incluso un kernel Linux.
- 23. Microprocessori 油con 油Tool 油Chain 油free A proposito di tool chain, ecco alcuni link interessanti: ≒ Atmel AVRMega e AVRTiny: AVR Libs, AVRDUDE, AVaRICE ≒ Atmel AVR32: The AVR32 Linux project ≒ Texas Instruments MSP430: MSPGCC ≒ Axis LX100: FOXLX Linux environments ≒ ARM7: GNUARM ≒ Elinux: toolchains wiki
- 24. Vantaggi?
- 25. Vantaggi 油per 油gli 油sviluppatori ≒ Innovazione e valore aggiunto ≒ Qualit del software ≒ Controllo ≒ Flessibilit ≒ Scelta ≒ Semplicit di sviluppo ≒ Supporto e risorse sempre disponibili ≒ Costo ≒ Meno pensieri sulle licenze
- 26. Vantaggi 油per 油le 油aziende ≒ Controllo, innovazione, costo, time to market ≒ Investimenti a lungo termine sicuri ≒ Basta costi proibitivi ≒ Semplicit di gestione del software ≒ Massima riutilizzabilit del codice ≒ Supporto e risorse sempre disponibili ≒ Costi di apprendimento
- 27. Vantaggi 油per 油lutente 油鍖nale ≒ Effettiva propriet dei dati grazie al FOSS e ai formati aperti ≒ Privacy e sicurezza ≒ Elevato grado di personalizzazione ≒ Qualit ≒ Costo
- 28. Alcuni 油esempi
- 29. Arduino Arduino 竪 un framework open source che permette la protipazione rapida nonch辿 lapprendimento rapido dei principi fondamentali dellelettronica e della programmazione. ≒ Le board possono essere acquistate preassemblate oppure costruite ≒ Ambiente di sviluppo integrato ≒ Codice in C/C++ con API estese basate su Wiring ≒ Multipiattaforma
- 30. Raspberry 油PI Il Raspberry PI 竪 un single-board computer sviluppato nel Regno Unito dalla Raspberry Pi Foundation. Il lancio al pubblico 竪 avvenuto alla fine del mese di febbraio 2012. ≒ 700 MHz ARM11 ≒ 256 o 512 MB (condivisi con GPU) ≒ Connettore RCA, HDMI ≒ SD, MMC, SDIO card slot ≒ Ethernet 10/100 ≒ 2x13 header pins per GPIO, SPI, I2C, UART, +3.3V, +5V
- 31. Fox 油Board La FOX Board G20 竪 un micro sistema Linux made in Italy ideato a realizzato da Acme Systems srl. Si tratta di una scheda di ridotte dimensioni con Linux preinstallato e funzionante. ≒ ARM9 @ 400 MHz ≒ 256KB di memoria FLASH per il bootloader ≒ Fino a 16GB su microSD ≒ Ethernet 10/100 ≒ 2 porte seriali (3.3V) ≒ RTClock ≒ GPIO
- 32. Fox 油Board 2xUSB 油2.0 油 +5V 油DC 油 Host 油ports 油 Power 油In GPIO (12Mbps) Serial Ethernet 油 10/100 油port 4D 油oLed 油 display 油 connector 油 GPIO placement Serial I2C A/D User 油 de鍖ned 油 switch Serial DATAFLASH +5V 油DC 油 CPU Power 油In RAM miniUSB 油 client 油port User 油 Debug 油port de鍖ned 油LED microSD 油socket Power 油LED
- 33. Conclusioni
- 34. Alcuni 油link 油utili ≒ Hack a Day http://www.hackaday.com ≒ Make http://blog.makezine.com ≒ Instructables http://www.instructables.com
- 35. Risorse Alcuni link utili a strumenti, dispositivi e argomenti trattati in questo talk ≒ Confronto tra software EDA opensource http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_Free_EDA_software ≒ Arduino http://arduino.cc ≒ Atmel AVR http://www.atmel.com/avr
- 36. Componenti 油ele^ronici Alcuni rivenditori locali e internazionali: ≒ Farnell http://it.farnell.com ≒ Mouser http://it.mouser.com ≒ Digikey http://www.digikey.it ≒ RS http://it.rs-online.com ≒ SparkFun http://www.sparkfun.com ≒ RobotItaly http://www.robot-italy.com ≒ Futura Elettronica http://www.futuranet.it
- 37. Le^ure 油consigliate Embedded Linux Primer, Second Edition, Prentice Hall Christopher Hallinan Building Embedded Linux System, OReilly Karim Yaghmour, Jon Masters, Gilad Ben.Yossef and Philippe Gerum Embedded Linux System Design and Development P.Raghavan, A. Lad, S. Neelakandan, Auerbach
- 38. Grazie 油per 油la^enzione Daniele Costarella <www.danielecostarella.com>