Embedded Linux mit Raspberry Pi und Co.

Name: Embedded Linux mit Raspberry Pi und Co.
Brand: MITP
Price: 9.99 EUR
Availability: OnlineOnly

Ralf Jesse(Autor*in)

MITP (Verlag)

1. Auflage

Erschienen am 29. Januar 2016

408 Seiten

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978-3-95845-062-2 (ISBN)

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Beschreibung

Embedded-Linux-Kernel erzeugen
Treiber und Kernelmodule entwickeln
Praxisbeispiele mit LED-Matrix und LC-Displays

Raspberry Pi, BeagleBone Black, CubieBoard und Co. haben dazu beigetragen, das Interesse an Embedded Linux sowie dessen Programmierung und Nutzung für alltägliche Dinge zu wecken. Es wird verstärkt immer mehr auch im industriellen Umfeld eingesetzt. Dieses Buch vermittelt die Grundlagen, die für den produktiven Einsatz von Embedded Linux notwendig sind.
Ralf Jesse führt am Beispiel des beliebten Minicomputers Raspberry Pi in die Handhabung und Weiterentwicklung von Embedded Linux ein. Er behandelt alle Schritte, die für die Entwicklung von Embedded-Linux-Systemen wichtig sind:
Aufsetzen und Nutzen einer sogenannten Cross-Development-Plattform auf der Basis eines in einer virtuellen Maschine ausgeführten Desktop Linux
Übertragen der entwickelten Software auf das Zielsystem
Grundlagen von Shellscripts für komfortablere Softwareentwicklung
Vermittlung der für den Bau eines Kernels und des root-Dateisystems benötigten Kenntnisse
Einfaches Starten und Testen des Kernels unter Einsatz des Bootmanagers "Das U-Boot"
instieg in die Entwicklung von Gerätetreibern und Kernelmodulen
Das Buch richtet sich an alle, die "mehr" aus ihrem Embedded System herausholen wollen. Die dafür erforderlichen Linux-Kenntnisse sind keine Voraussetzung, sondern werden im Buch erarbeitet.
Alternative Ansätze auf der Basis anderer Minicomputer werden ebenfalls aufgezeigt. Somit ist das Buch für alle relevant, die Embedded Linux als Betriebssystem einsetzen wollen, unabhängig von der verwendeten Hardware.

Aus dem Inhalt:
Linux-Grundlagen
Shell-Programmierung
Netzwerkanbindung
Aufbau einer Cross-Entwicklungsumgebung
Erstellen eines Embedded-Linux-Kernels
Erzeugen eines root-Dateisystems
Der Bootprozess für verschiedene Embedded PCs: Raspberry Pi, BeagleBone Black und Cubieboard
Einstieg in die Entwicklung von Treibern und Kernelmodulen
Template für eigene Treiber
Ansteuerung von Hardware
Praxisbeispiele: Schieberegister, Ansteuerung von 8x8-LED-Matrizen, Steuerung von textbasierten LC-Displays

Rezensionen / Stimmen

"Der Autor beginnt kurz mit den Grundlagen der Installation und des Datentausches zwischen Host und Embedded System und kommt dann gestützt auf Praxisbeispiele zum Bau eines Kernels und zu Grundlagen der Treiberentwicklung. Gute Informationsquelle; jedes Kapitel mit einer Übersicht weiterführender Literatur."
ekz Bibliotheksservice, 06/2016

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Inhalt

Cover
Impressum
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Teil I: Einführung und Einrichtung einer Entwicklungsumgebung
Kapitel 1: Embedded Linux
1.1 Desktop-Betriebssysteme
1.2 Bare-Metal vs. Betriebssystem
1.2.1 Mikroprozessoren vs. Mikrocontroller
1.3 Embedded Betriebssysteme
1.4 Die Architektur von Linux
1.4.1 Erläuterungen
1.5 Beliebte Linux-Distributionen
1.6 Linux installieren
1.6.1 Parallele Installation von Linux Mint zum vorhandenen Betriebssystem
1.6.2 Installation von Linux Mint in VirtualBox
1.7 Erfahrungen Linux Mint + VirtualBox
1.7.1 Größe der virtuellen Festplatte ändern
1.7.2 Zielpartition für VirtualBox festlegen
1.7.3 Umziehen der virtuellen Maschine
1.7.4 Nicht genügend Arbeitsspeicher
1.8 Weiterführende Literatur
Kapitel 2: Netzwerkanbindung
2.1 Datenaustausch zwischen Host und Embedded System
2.1.1 Samba
2.1.2 FileZilla
2.1.3 Daten austauschen mit scp
2.2 Verzeichnisstruktur von Linux/Raspbian
2.2.1 /bin
2.2.2 /boot
2.2.3 /dev
2.2.4 /etc
2.2.5 /home
2.2.6 /lib
2.2.7 /lost+found
2.2.8 /media
2.2.9 /mnt
2.2.10 /opt
2.2.11 /proc
2.2.12 /root
2.2.13 /run
2.2.14 /sbin
2.2.15 /selinux
2.2.16 /srv
2.2.17 /sys
2.2.18 /tmp
2.2.19 /usr
2.2.20 /var
2.3 Neue Benutzer und Gruppen einrichten
2.3.1 Einen User hinzufügen bzw. entfernen
2.3.2 Gruppen hinzufügen bzw. entfernen
2.4 Weiterführende Literatur
Kapitel 3: Shell-Programmierung
3.1 Erste Schritte
3.1.1 Die Kommandos »man« und »info«
3.2 Geschichte der Shells
3.3 Die Bourne-again-Shell - bash
3.3.1 Ein- und Ausgabeumleitung
3.3.2 Shell-Variablen
3.3.3 Kommentare
3.3.4 Systemkommandos in Shellscripts
3.3.5 Mehrere Kommandos in einer Zeile
3.3.6 Bedingungen/Vergleiche
3.3.7 Funktionen in Shellscripts
3.3.8 Schleifen
3.3.9 Professionelle Übergabe von Argumenten
3.3.10 Einschränkungen bei Shellscripts
3.4 Weiterführende Literatur
Kapitel 4: Cross-Toolchains
4.1 Cross-Toolchains für Raspberry Pi B+
4.1.1 Toolchain und IDE für Windows
4.1.2 Toolchain und IDE für Linux (Mint)
4.1.3 Toolchain und IDE für Mac OS X
4.2 Die Bibliothek wiringPi
4.2.1 Herunterladen von wiringPi
4.2.2 wiringPi »bauen«
4.2.3 Funktionen in wiringPi
4.2.4 Weitere Informationen zu wiringPi
4.2.5 Anschlussbelegung des Raspberry Pi B+
4.3 Konfiguration von Code::Blocks
4.3.1 Auswahl des Compilers
4.3.2 Einstellen der Compiler-Optionen
4.3.3 Bibliothek(en) hinzufügen
4.3.4 Erweitern des Suchpfades
4.3.5 Toolchain executables
4.3.6 Testen der Toolchain
4.4 crosstool-ng
4.4.1 Vorarbeiten
4.4.2 Erstellen und installieren von crosstool-ng
4.4.3 Toolchain konfigurieren
4.5 Weiterführende Literatur
Teil II: Techniken zur Programmierung von Kernel und rootfs
Kapitel 5: Raspbian - der Kernel
5.1 Überblick
5.1.1 Einmalig durchzuführende Schritte
5.1.2 Zu wiederholende Schritte
5.2 Kernel erzeugen - detaillierte Anleitung
5.2.1 Einmalig durchzuführende Schritte - Details
5.2.2 Zu wiederholende Schritte
5.3 Das Shellscript mkrpi
5.3.1 mkrpi - das Listing zum Shellscript
5.3.2 Funktion und Anwendung von mkrpi
5.4 Weiterführende Literatur
Kapitel 6: Das root-Dateisystem - rootfs
6.1 rootfs erzeugen
6.1.1 Benötigte Software
6.1.2 Die nächsten Schritte
6.1.3 Imagedatei erzeugen
6.1.4 Schreiben der Boot-Partition
6.1.5 Schreiben des root-Dateisystems
6.1.6 Das Ende naht ...
6.2 Alternative Methode
6.2.1 Beschaffung und Anwendung von Buildroot
6.3 Weiterführende Literatur
Kapitel 7: Der Bootprozess
7.1 Bare-Metal-Systeme
7.2 Geräte mit Betriebssystem
7.2.1 Der Bootprozess des Raspberry Pi
7.2.2 Der Bootprozess beim BeagleBone Black BBB
7.2.3 Der Bootprozess beim Cubieboard
7.3 Allgemeine Beschreibung des Bootvorgangs
7.3.1 Bootloader
7.3.2 Die Aufgabe von Bootloadern
7.4 Das U-Boot und der Raspberry Pi
7.4.1 Sourcecode von »Das U-Boot«
7.5 Weiterführende Literatur
Teil III: Grundlagen der Treiberentwicklung
Kapitel 8: Treiber und Module I
8.1 Auffrischung
8.2 »Normale« Dateien und Gerätedateien
8.2.1 Schnittstellen zwischen User Space und Kernel
8.2.2 Schnittstellen zwischen Kernel und Hardware
8.2.3 Wichtige Programme im User Space
8.3 Weitere Voraussetzungen
8.4 Das erste Kernelmodul
8.4.1 Quelltext des Moduls und Makefile
8.4.2 Kompilieren des Moduls
8.4.3 Modul testen
8.4.4 Details zu nix.c/nix.ko
8.4.5 kbuild
8.5 Ein weiteres einfaches Kernelmodul
8.5.1 Der Sourcecode
8.5.2 Log-Level
8.5.3 Kernelmodul ausprobieren
8.6 Moderne Variante von hellodriver
8.6.1 Moderne Variante des hellodriver-Moduls
8.7 Ende der Einführung
8.8 Weiterführende Literatur
Kapitel 9: Treiber und Module II
9.1 Auf dem Weg zu einem richtigen Gerät
9.1.1 Funktionen, Makros, Datentypen
9.1.2 Der Sourcecode
9.2 Weiterführende Literatur
Kapitel 10: Treiber und Module III
10.1 Checkliste für die Treiberentwicklung
10.1.1 Headerdateien
10.1.2 Die Struktur file_operations
10.1.3 Initialisierung eines Treibers/Moduls
10.1.4 Entfernen von Treibern/Modulen
10.1.5 Funktion mydevice_open
10.1.6 Funktion mydevice_close
10.1.7 Schreiben und Lesen
10.1.8 The End
10.1.9 Generelle Erklärung einiger Funktionen
10.2 Ansteuerung »echter« Hardware
10.2.1 GPIO-Funktionen
10.2.2 GPIOs anwenden
10.2.3 (Mögliche) Erweiterung des Treibers
10.3 Weiterführende Literatur
Teil IV: Treiberentwicklung in der Praxis
Kapitel 11: Praxis I
11.1 Das serielle Schieberegister SN74HC595
Kapitel 12: Praxis II
12.1 Der Baustein Maxim 7219
12.1.1 Beschreibung des Maxim 7219
12.1.2 Zeitverhalten bei der Ansteuerung
12.1.3 Kaskadieren mehrerer Maxim 7219/7221
12.2 Ansteuerung einer 8 x 8-LED-Matrix
12.2.1 Der Schaltplan
12.3 Die Treibersoftware
12.3.1 Das Makefile
12.3.2 Die Headerdatei max7219.h
12.3.3 Der C-Sourcecode max7219imp.c
12.3.4 Das Testprogramm für den Treiber
12.3.5 Verbesserungsvorschläge
12.4 Ansteuerung von 7-Segment-Anzeigen
Kapitel 13: Praxis III
13.1 Der HD44780 - Aus dem Datenblatt
13.2 Die Hardware
13.3 Die Headerdatei hd44780.h
13.3.1 Einige Erläuterungen
13.4 Der Treiber hd44780.c
13.4.1 Erläuterung des Programms
13.5 Das Testprogramm im User Space
13.6 Weiterführende Literatur
Anhang A: Literaturverzeichnis
A.1 Embedded Systeme, Architektur etc.
A.2 VirtualBox
A.3 Samba
A.4 Shell-Programmierung
A.5 Toolchains und Bibliotheken
A.6 Bootstrapping, Buildroot etc.
A.7 Der Bootprozess
A.8 Pointer und Strukturen in C
A.9 Das Kernel-Buildsystem und Treiber
A.10 Bücher
Anhang B: Belegung der GPIO-Ports
B.1 GPIO-Belegung gemäß wiringPi
B.2 GPIO-Belegung gemäß Broadcom
Anhang C: Safety und Security
C.1 Security
C.2 Safety
C.2.1 Maßnahmen in der Automobilindustrie
C.2.2 Umsetzung in der Programmierung
C.3 Ergänzende Literatur
Anhang D: Kopieren mit scp
Anhang E: Code::Blocks
E.1 Projekteinstellungen
E.1.1 Properties
E.1.2 Build options ...
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