Open Silicium N°
Numéro
19

N'écrivez plus de pilotes Linux : découvrez les méthodes et solutions pour supporter votre matériel sans toucher au noyau

Temporalité
Juillet/Août/Septembre 2016
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N'écrivez plus de pilotes Linux : découvrez les méthodes et solutions pour supporter votre matériel sans toucher au noyau
Article mis en avant

Dans ce numéro...


Malgré les apparences trompeuses nous voici aux portes de l'été, le dieu de la météo n'étant pas très clément cette année.
La réalisation de pilotes pour le noyau Linux est un sujet souvent évoqué dans les colonnes de GLMF puis d'Open Silicium. En effet, l'accès au matériel est un sujet fréquemment rencontré lors de la conception d'un système embarqué. Dans ce numéro, nous allons décrire comment mettre en place un pilote réseau « pédagogique » en utilisant la carte FPGA Dragon-L PCI Express de la société KNJN.
Dans le précédent numéro, nous avions présenté RIOT, un système d'exploitation destiné à l'Internet des objets (IoT), et donné les éléments nécessaires pour commencer à l'utiliser dans le développement d'applications embarquées. Cependant, la partie communication entre objets et Internet (on parle d'IoT, n'est-ce pas ?) y était traitée de manière partielle, se contentant d'échanger des messages sur le lien-local IPv6. Cet article a donc pour objectif de combler ce manque en donnant quelques explications complémentaires pour mettre en œuvre un réseau de capteurs accessibles depuis Internet et utilisant des protocoles standards de l'IoT.
Cet article présente la conception matérielle d'un objet connecté à base d'une carte Raspberry Pi 3 B mettant en œuvre Java ME. La mise en place de l'environnement logiciel sera elle aussi décrite pour le PC de développement et pour l'objet connecté.
Encore U-Boot ? me direz-vous. Il y a longtemps nous avions effectivement évoqué l'utilisation du bootloader U-Boot sur la Raspberry Pi. À l'époque, il existait plusieurs versions incomplètes qui ne donnaient pas entièrement satisfaction. Depuis quelques mois la Raspberry Pi est cependant intégrée au projet officiel d'U-Boot, ce qui valait bien la rédaction d'un nouvel article.
La plupart des plateformes pour l'embarqué disposent d'un contrôleur USB en mesure d'adopter un rôle d'hôte USB pour la connexion de matériels, mais également de périphériques afin d'apparaître pour un hôte comme un appareil USB quelconque. Jusqu'à présent cette fonctionnalité était parfaitement prise en charge par le noyau Linux, mais souffrait d'une certaine rigidité dans la configuration. Avec les versions récentes, l'architecture a été revue, assouplie et modularisée.
Les algorithmes de compression de signaux (sons, images, mesures physiques...) utilisent des techniques de Traitement Numérique du Signal (TNS, ou DSP en anglais) pour modéliser et analyser les données. Ils font souvent appel à des filtres numériques, dont la plupart calculent simultanément la somme et la différence de deux échantillons. Chacun de ces calculs double la dynamique des signaux, donc augmente l'espace nécessaire pour représenter les résultats. Pourtant il suffit de 2N bits pour représenter deux nombres de N bits, et non 2N+2. Il est facile d'économiser un bit, mais se passer du deuxième est une autre aventure mathématique !
La miniaturisation des composants électroniques permet d'intégrer dans un seul et même composant plusieurs fonctions avancées issues de différents capteurs. Par exemple, dans nos smartphones où se trouvent des accéléromètres, gyroscopes, magnétomètres, capteurs de proximité, capteurs de température... Cette évolution technologique associée à une connectivité toujours croissante a conduit à l'avènement de l'Internet des Objets (IoT). De par leur complexité, ces différents capteurs souvent multiphysiques requièrent lors de leur conception des simulations numériques complexes. Il existe plusieurs logiciels open source permettant de réaliser ce type de simulation. Dans cet article, vous allez apprendre à utiliser FreeFem++ pour effectuer ces simulations par éléments finis.
Dans le 15ème numéro d’Open Silicium [1], nous avons vu comment mettre en place RTnet [2], le protocole réseau temps-réel de Xenomai [3], sur une carte de développement BeagleBone Black [4]. Nous avons également eu un aperçu des possibilités offertes par ce protocole avec une application à openPOWERLINK [5], une pile réseau déterministe. Dans cet article, nous allons mesurer les gains en performance d’une telle solution sur une BeagleBone Black.

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Game & Watch : utilisons judicieusement la mémoire

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Au terme de l'article précédent [1] concernant la transformation de la console Nintendo Game & Watch en plateforme de développement, nous nous sommes heurtés à un problème : les 128 Ko de flash intégrés au microcontrôleur STM32 sont une ressource précieuse, car en quantité réduite. Mais heureusement pour nous, le STM32H7B0 dispose d'une mémoire vive de taille conséquente (~ 1,2 Mo) et se trouve être connecté à une flash externe QSPI offrant autant d'espace. Pour pouvoir développer des codes plus étoffés, nous devons apprendre à utiliser ces deux ressources.

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Le microcontrôleur RP2040 équipant la Pico est une petite merveille et malgré l'absence de connectivité wifi ou Bluetooth, l'étendue des fonctionnalités intégrées reste très impressionnante. Nous avons abordé le sujet du sous-système PIO dans un précédent article [1], mais celui-ci n'était qu'une découverte de la fonctionnalité. Il est temps à présent de pousser plus loin nos expérimentations en mêlant plusieurs ressources à notre disposition : PIO, DMA et accès à la flash QSPI.

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La carte Pico de Raspberry Pi est appréciable à bien des égards. Ses ressources, son prix, ses deux cœurs ARM... Mais ce morceau de silicium qu'est le RP2040 renferme une fonctionnalité unique : des blocs PIO permettant de créer librement des périphériques supplémentaires qu'il s'agisse d'éléments standardisés comme SPI, UART ou i2c, ou des choses totalement exotiques et très spécifiques à un projet ou un environnement donné. Voyons ensemble comment prendre en main cette ressource et explorer le monde fantastique des huit machines à états de la Pico !

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