Embedded-Linux-Architektur: Kernel-Treiberentwicklung

• Linux-Kernel Grundlagen
  • System-Schnittstelle, Privilegstufen
  • Virtuelles Filesystem, Adressräume
  • Gerätetreiber-Klassen (Character, Block, Net)
  • Kernel-Module
• Character-Device-Treiber
  • Implementierung der Datei-Schnittstelle
  • Device Nodes
  • Udev-Dämon
  • Hardware-Zugriff; Register, IO-Memory, DMA
  • /proc- und /sys-Filesystem; Verwendung im Kernel-Treiber
• Scheduling
  • Scheduling-Klassen
  • Prozesse und Threads, Kernel Threads
  • Wait Queue; unterbrechbares Warten
• Interrupts
  • Interrupt Service Routine
  • Sekundärreaktionen (SoftIRQ, Tasklet, Kernel Timer)
  • High-Resolution-Timer (hrtimer)
• Synchronisierungsmechanismen
  • Atomare Variablen
  • Preemption Sperre, Interrupt-Sperre
  • Ringspeicher, Kernel-FIFO
  • Semaphore, Mutex, RW-Semaphore
  • Completion
  • Spin Lock, RW-Lock, Sequence Lock
  • Diagnose von Lockingproblemen
• Speicherverwaltung
  • Speicherschutz, Memory Management Unit (MMU)
  • Speichertypen, DMA, High Memory
  • Verwaltung physikalischen Speichers
  • SLAB-Allocator, Kernel-Malloc
  • Datenaustausch mit Userspace, Memory Mapping
• Hardware
  • Alle Übungsaufgaben werden auf dem phyBOARD mit Arm Cortex-A8 (AM-335x) unter Verwendung von frei zugänglichen Open-Source-Tools durchgeführt.

Lernziele

• Wie entwickle ich einen Kernel-Treiber? Auf was muss ich bei Embedded- und Echtzeit-Systemen achten?
• Essentiell für die Entwicklung eines performanten Treibers ist ein grundlegendes Verständnis der Kernel-Architektur. Genau hier setzt das Training an.
• Zuerst wird ein Überblick über den Kernel-Aufbau gegeben und dann die für Embedded-Systeme relevanten Teile aufeinander aufbauend detailliert beleuchtet.
• Aus diesen Puzzleteilen ergibt sich eine Gesamtsicht auf das Betriebssystem, wie sie für eine professionelle Treiberentwicklung vonnöten ist.
• In der Übungsaufgabe ist ein Grundgerüst für einen Kernel-Treiber gegeben; dieses wird sukzessive um die besprochenen Mechanismen erweitert.
• Am Ende des Trainings haben Sie einen kompletten Treiber erstellt und sind in der Lage, in Ihrem Projekt Treiber zu entwickeln.

Zielgruppe

• Software-Entwickler, Software-Architekten

Voraussetzungen

• Das Niveau dieses Trainings setzt die Kenntnisse voraus, wie sie im Training Embedded Echtzeit-Linux vermittelt werden.