LFD450 Embedded Linux Entwicklung

Ziele der Schulung

In dieser 4-tägigen Schulung „LFD450 Embedded Linux Entwicklung“ lernen Sie, wie Sie ein vollständiges Embedded-Linux-System von Grund auf entwickeln und an spezifische Hardwareanforderungen anpassen.

Sie erhalten ein fundiertes Verständnis der Linux-Systemarchitektur im Embedded-Kontext und lernen, wie Bootloader, Kernel, Gerätetreiber und Device Trees zusammenwirken. Darüber hinaus erwerben Sie praxisnahe Fähigkeiten zur Erstellung von Cross-Entwicklungsumgebungen sowie zum Aufbau und zur Anpassung von Root-Dateisystemen für ressourcenoptimierte Systeme.

Nach der Schulung sind Sie in der Lage:

• Embedded-Linux-Systeme strukturiert aufzubauen und zu konfigurieren den Linux-Kernel für spezifische Zielplattformen zu kompilieren und anzupassen
• Bootprozesse mit U-Boot und alternativen Mechanismen zu analysieren und zu steuern
• Gerätetreiber und Device-Tree-Strukturen in Embedded-Systeme zu integrieren Cross-Development-Toolchains (z. B. Yocto, Buildroot) effektiv einzusetzen
• Debugging-, Tracing- und Performance-Analyse-Tools im Kernel- und User-Space anzuwenden

Zielgruppe Seminar

• Erfahrene Entwickler
• Programmierer und Ingenieure

Voraussetzungen

• Sicherer Umgang mit Linux-Command-Line-Tools
• Gute Kenntnisse der C-Programmierung
• Erfahrung in der Softwareentwicklung unter Linux oder Unix
• Grundverständnis von Systemarchitektur und Softwarebuild-Prozessen

Seminarinhalt

Einführung

• Ziele
• Wer Sie sind
• The Linux Foundation
• Copyright und keine vertraulichen Informationen
• Linux Foundation Training
• Certification Programs und Digital Badging
• Linux Distributions
• Platforms
• Systemvorbereitung
• Changes in Linux
• Documentation und Links

Vorbemerkungen

• Linux Distributions
• Installation virtual machines
• Vorgehensweisen
• Labs

How to Work in Open Source Software Projects

• Overview on korrektes Contributing
• Know where the Code is coming from: DCO und CLA
• Stay close to Mainline für Security und Quality
• Project Structure verstehen
• Eigene Herausforderungen identifizieren
• Maintainers, Workflows und Methods kennenlernen
• Frühzeitig Feedback einholen und transparent arbeiten
• Schrittweise, nicht große Code-Pakete beitragen
• Ego nicht überbewerten
• Geduldig sein, langfristige Relationships aufbauen, helpful sein

Konzepte für Embedded und Real-Time Systems

• Basics
• Protection Motives
• Standard Solutions (OTS)
• Besonderheiten embedded systems
• Real-Time Operating Systems
• Real-Time Linux
• Unterstützung bei custom Hardware
• Resources

Cross Development Environments: Goals und Needs

• Introduction
• Why ist es schwierig?
• Überlegungen zum Project Goal
• Links zu weiterführenden Discussions
• Labs

Kbuild System

• Introduction
• Kbuild Makefiles
• Kconfig Basics
• Kconfig durchsuchen

Cross Development Toolchain

• Compiler Trio
• Integrierter Cross Compiler von Linux Distributions
• Linaro
• CodeSourcery
• crosstool-ng
• Buildroot
• OpenEmbedded
• Yocto Project
• Clang
• Labs

QEMU

• Was ist QEMU?
• Why QEMU verwenden?
• Emulated Architectures
• Image Formats
• Labs

Booten eines Target Development Boards von uSD

• Warum verwenden wir microSD Cards?
• Software auf eine microSD Card übertragen
• Boot from Flash Storage
• Warum ist die Verwendung von microSD Cards eine schlechte Idee?
• Labs

Booten eines Target Development Boards über Ethernet

• Verwendung virtual Hardware
• Eine einfachere Development Method
• Boot Sequence mit TFTP und NFS root
• Lab Objectives
• Labs

Bootloader und U-Boot

• Boot Code Phases
• Einige GPL BIOS Versions
• Einige GPL Bootloader
• U-Boot
• U-Boot Command Line
• U-Boot Environment
• Labs

Kernel Configuration, Compilation, Boot Process

• Kernel Configuration für Development Board
• Labs

Device Drivers

• Device Types
• Device Nodes
• Character Drivers
• Example
• Labs

Device Trees

• Was sind Device Trees?
• Was Device Trees leisten und was nicht
• Device Tree Syntax
• Device Tree Overview
• Device Tree Bindings
• Device Tree Support in Bootloadern
• Verwendung von Device Tree Daten in Drivers
• Coexistence und Conversion legacy Drivers
• Labs

Target Filesystem Packaging

• Goals embedded Filesystems
• Directory Overview
• Types embedded Filesystems

Create Target Root Filesystem

• Lab Objectives
• Labs

Root Filesystem Options

• SysV Init vs BusyBox Init
• udev vs BusyBox mdev
• systemd
• C Library Selection
• Labs

uClibc Configuration

• Configuration von uClibc für NFS
• Labs

Alternative C Library: musl

• Was ist musl?
• BuildRoot für musl konfigurieren
• Labs

BusyBox Utility Suite Build

• Basic Functionality
• Integriert mit Buildroot
• Labs

Kernel Monitoring und Debugging

• Tracing und Profiling
• ftrace, trace-cmd, Kernelshark
• perf
• Verwendung von perf
• sysctl
• SysRq Keys
• oops Messages
• Kernel Debugger
• debugfs

The Right Size

• Häufig benötigte embedded Components
• Kernel Size Overview

Flash Storage Filesystems (MTD)

• Was sind MTD Devices?
• NAND vs NOR vs eMMC
• Driver und User Modules
• Flash Filesystems

Compressed Filesystems

• SquashFS
• Deployment in MTD Partition
• Labs

System Updates

• Wann ist ein Update erforderlich?
• Update Strategies
• Preconfigured Upgrade Systems
• Labs

Real-Time Extensions

• Predictability, Preemption und Locking
• PREEMPT RT Project
• Real-Time Checklist

Abschluss- und Evaluation Survey

• Evaluation Survey

Kernel Architecture Preview

• Linux und UNIX
• Monolithic und Micro Kernels
• Main Kernel Tasks
• User Space und Kernel Space

Kernel Source Tree Overview

• Installation und Layout Kernel Source Code
• Kernel Browser
• Kernel Configuration Files
• Why ist das so schwierig? Part 2

Kernel Programming Preview

• Coding Style
• Kernel Documentation
• Verwendung generischer Kernel Routines und Methods
• Error Numbers, Kernel Logging, syslogd
• Task Structure
• Memory Allocation
• Data Transfer zwischen User und Kernel Space

Modules

• Was sind Modules?
• Trivial Example
• Modules Compile
• Modules vs Built-in
• Module Utilities
• Automatic Module Loading
• Module Usage Count
• Module Licensing
• Exporting Symbols
• Resolving Symbols
• Labs

Basic Setup eines Target Development Boards

• Lab Objectives
• Labs

Booten eines Target Development Boards von uSD

• Lab Objectives
• Labs

Booten eines Target Development Boards über Ethernet

• Einfachere Development Method
• Boot Sequence mit TFTP und NFS root
• Lab Objectives
• Labs

Hinweise

Prüfung und Zertifizierung

Für diese Schulung steht keine Prüfung zur Verfügung.

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