Embedded Linux - Pc104.pdf - Embedded - elrafb

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EMBEDDED LINUX

By Gaspoz Frédéric

Diplôme 2001-2002

HEVS Sion section électricité-infotronique

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Gaspoz Frédéric

2001-2002

PC-104 et MicroLinux

Objectif

Le but de ce travail de diplôme est d’optimiser le système

d’exploitation Linux en vue de l’intégrer dans un système embarqué

du type compatible x86 au format PC-104.

Résultats

L’analyse de l’Os a permis de décrire les parties qui doivent être

optimisées. Diverses solutions ont été examinées et les meilleures

ont été testées. Le Linux optimisé a pu être expérimenté sur

plusieurs plate-formes compatible x86. Cependant, le portage sur le

Pc-104 de la Hevs n’a pas été possible.

Mots-clés

Linux, système d’exploitation, Os, Shell, compatible x86,

Ziel

Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Optimierung des

Betriebssystems Linux. Dieses optimierte System sollte dann auf

ein Embedded System x86 Pc-104 portiert werden.

Resultate

Die Analyse des Betriebssystem hat erlaubt die Optimierung des

Teilkomponenten des Os. Verschiedene Lösungen wurden

untersucht und getestet worden. Das optimierte System wurde auf

einem kompatiblen Computer installiert und getestet. Die

Portierung auf ein Pc-104 System war wegen Hardwareproblemen.

Schlüsselwörter

Linux, Betriebssystem, Os, Shell , kompatiblen x86

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Table des matières

TABLE DES MATIÈRES .................................................................................................. 3

TABLE DES ILLUSTRATIONS ET DES TABLEAUX ................................................ 5

PRÉFACE............................................................................................................................ 6

A QUI S ’ ADRESSE CE RAPPORT ? ........................................................................................ 6

V UE D ’ ENSEMBLE .............................................................................................................. 6

C ONVENTIONS UTILISEES ................................................................................................... 7

R EMERCIEMENTS ............................................................................................................... 7

1 INTRODUCTION....................................................................................................... 8

1.1 A PPLICATIONS CONCRETES .................................................................................... 8

2 APPROCHE ET CAHIER DES CHARGES ......................................................... 10

2.1 C AHIER DES CHARGES .......................................................................................... 10

2.2 A PPROCHE ........................................................................................................... 10

3 L’OS LINUX ............................................................................................................. 11

3.1 I NTRODUCTION .................................................................................................... 11

3.2 S TRUCTURE DE L ’OS ........................................................................................... 12

3.3 L ES PERMISSIONS ................................................................................................. 16

3.4 L E DEMARRAGE ................................................................................................... 17

3.5 L INUX EN TANT QU ’OS TEMPS REEL .................................................................... 18

4 LINUX, OS EMBARQUE........................................................................................ 20

4.1 C HOISIR L INUX .................................................................................................... 20

4.2 L E H ARDWARE .................................................................................................... 22

4.3 P ORTABILITE DU CODE SUR DIFFERENTES ARCHITECTURES .................................. 26

5 LINUX OPTIMISE POUR X86 .............................................................................. 29

5.1 G ENERALITES ...................................................................................................... 29

5.2 L’ OPTIMISATION ? ............................................................................................... 29

5.3 S YSTEME DE FICHIERS .......................................................................................... 30

5.4 S UPPRESSION DU SWAPPING ................................................................................. 33

5.5 O PTIMISATION DE LA PROCEDURE DE DEMARRAGE .............................................. 35

5.6 O PTIMISATION DES LIBRAIRIES C ......................................................................... 37

5.7 S HELL ET COMMANDES MINIMALES ..................................................................... 40

5.8 O PTIMISATION DU NOYAU .................................................................................... 43

5.9 S IMPLIFICATION DU NOMBRE DE FICHIERS ........................................................... 47

5.10 C OMPILATION ...................................................................................................... 49

5.11 O PTIMISATION DES APPLICATIONS ....................................................................... 52

5.12 A FFICHAGE .......................................................................................................... 55

5.13 A PPLICATIONS MINIMALES POUR L INUX EMBARQUE ............................................ 59

5.14 C ONCLUSION ........................................................................................................ 61

6 PROCESSUS DE CONSTRUCTION D’UN SYSTEME LINUX EMBARQUE62

6.1 I NTRODUCTION .................................................................................................... 62

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6.2 M ETHODE ET PLATE - FORME DE DEVELOPPEMENT ................................................ 62

6.3 C ONSTRUCTION DU SYSTEME ............................................................................... 63

6.4 C ONCLUSION ...................................................................................................... 104

7 TESTS DU SYSTEME OPTIMISE ...................................................................... 105

7.1 M EMOIRE RAM MINIMALE ................................................................................ 105

7.2 P LACE EN MEMOIRE DE MASSE ........................................................................... 105

7.3 L E SYSTEME D ’ EXPLOITATION EN GENERALE ..................................................... 105

7.4 L A PROCEDURE DE DEMARRAGE ........................................................................ 105

7.5 A RCHITECTURE X 86........................................................................................... 105

7.6 M ODULE CHARGEABLES .................................................................................... 106

7.7 L A CONNEXION PAR TERMINAL SERIE ................................................................. 106

7.8 L’ AFFICHAGE ..................................................................................................... 107

7.9 L E RESEAU E THERNET ....................................................................................... 107

8 SYNTHESE ............................................................................................................. 108

8.1 P ROBLEMES RENCONTRES .................................................................................. 108

8.2 E VOLUTION DU PROJET ...................................................................................... 110

9 CONCLUSION ....................................................................................................... 112

10 ANNEXES ........................................................................................................... 113

10.1 B IBLIOGRAPHIE ET LIENS UTILES ........................................................................ 114

10.2 C OMPLÉMENTS SUR L INUX ................................................................................ 117

10.3 A FFICHEUR LCD................................................................................................ 181

10.4 C ODES SOURCES ET SCRIPTS UTILISÉS ................................................................ 194

10.5 D ESCRIPTION DES COMMANDES B USY B OX ........................................................ 231

10.6 D ESCRIPTION DES COMMANDES T INY L OGIN ...................................................... 270

10.7 O PTIONS DE COMPILATION DU NOYAU ............................................................... 272

10.8 L ICENCE GPL .................................................................................................... 315

10.9 T ABLE DES MATIÈRES DÉTAILLÉE ...................................................................... 320

10.10 G LOSSAIRE ..................................................................................................... 326

10.11 C D -R OM ET DISQUETTE .................................................................................. 334

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Table des illustrations et des tableaux

F IGURE 1 : PDA HNT E XELIEN L INUX .................................................................................. 9

F IGURE 2 : VR L INUX ............................................................................................................ 9

F IGURE 3 : A PPROCHE .......................................................................................................... 10

F IGURE 4 : S TRUCTURE DE L INUX ........................................................................................ 13

F IGURE 5 : E XEMPLE D ' ARBORESCENCE ............................................................................... 14

F IGURE 6 : B ITS DE PERMISSION ........................................................................................... 17

F IGURE 7 : O PTIMISATION DE L INUX ................................................................................... 30

F IGURE 8 : P ARTITION E XT 2 SUR DISQUE DUR ..................................................................... 48

F IGURE 9 : M ODE XIP ......................................................................................................... 54

F IGURE 10 : E CRAN LCD..................................................................................................... 56

F IGURE 11 : U TILITAIRE CFDISK ........................................................................................... 65

F IGURE 12 : A RBORESCENCE MINIMALE .............................................................................. 69

F IGURE 13 : MAKE CONFIG ................................................................................................... 74

F IGURE 14 : MAKE MENUCONFIG .......................................................................................... 74

F IGURE 15 : MAKE XCONFIG ................................................................................................. 74

F IGURE 16 : O PTION DE COMPILATION POUR INITRD ............................................................ 76

F IGURE 17 : P RINCIPE DE B USY B OX .................................................................................... 79

F IGURE 18 : C ONSOLE SERIE ................................................................................................ 88

F IGURE 19 : O PTIONS DE COMPILATION POUR LA CONSOLE SERIE ........................................ 89

F IGURE 20 : O PTIONS DE CONFIGURATION POUR L ' ACCES AU RESEAU .................................. 90

F IGURE 21 : O PTIONS DE CONFIGURATION POUR L ' ACCES AU RESEAU .................................. 91

F IGURE 22 : O PTIONS DE COMPILATION DE LA CARTE E THERNET ........................................ 91

F IGURE 23 : O PTIONS DE COMPILATION POUR LES M ODULES ............................................... 92

F IGURE 24 : S CHEMA LCD- PORT PARALLELE ...................................................................... 99

F IGURE 25 : A FFICHAGE TEXTE EN MODE VGA ................................................................. 100

F IGURE 26 : O PTIONS DE N ANO -X ..................................................................................... 101

F IGURE 27 : O PTION DE COMPILATION POUR F RAME B UFFER 1 .......................................... 101

F IGURE 28 : O PTIONS DE COMPILATION POUR F RAME B UFFER 2 ........................................ 102

F IGURE 29 : N ANO -X......................................................................................................... 103

F IGURE 30 : T ERMINAL SERIE SOUS W INDOWS 2000 ......................................................... 106

F IGURE 31 : LCD HD44680 SUR PORT PARALLELE ........................................................... 107

F IGURE 32 : BOA WEBSERVER .......................................................................................... 107

F IGURE 33: A RBORESCENCE DES REPERTOIRES .................................................................. 118

T ABLEAU 1: T AILLE DES LIBRAIRIES .................................................................................... 39

T ABLEAU 2: T AILLE DE B USY B OX ....................................................................................... 42

T ABLEAU 3: T AILLE DE T INY L OGIN ..................................................................................... 42

T ABLEAU 4 : T AILLE DES DIFFERENTES OPTIONS DE COMPILATION ...................................... 45

T ABLEAU 5 : C OMPARAISON Z I MAGE BZ I MAGE ................................................................... 46

T ABLEAU 6 : E FFICACITE DES OPTIONS –O X ........................................................................ 51

T ABLEAU 7 : P ORT PARALLELE .......................................................................................... 182

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