mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Embedded Linux: Hardware verstehen und bauen


Autor: Tonika (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Ich kenne mich mittlerweile ganz gut in der Linux Welt aus. Raspberry 
und Co kann ich sicher bedienen und habe mir für Boards auch schon 
Images selbst kompiliert. Aber die Vorgänge tief im Inneren kenne ich 
noch nicht.
Ich suche gute Literatur die einmal den kompletten Weg beschreibt: Also 
Hardwareminimalanforderungen (hier kenn ich bisher nur MMU) und auch 
alle Vorgänge auf Hardwareebene beschreibt (evtl  inkl einfache 
Grafikausgabe?). Dann, wie man ein passendes Image erstellt (Board 
Support Package?). Wo die einzelnen Bootloader liegen und wie das System 
letztlich startet.
Ich möchte ein vollständiges Linux, kein ucLinux.

Welche Architektur beschrieben wird, ist erstmal egal. ARM bevorzugt.


Einfache Mikrocontroller kenne ich: Atmega, C167, MSP430, also bitte 
dahingehend keine Tipps.

Langfristiges Ziel ist es, auch mal selbst ein Board zu bauen. Der 
Raspberry kann zwar als Referenz dienen, aber bei fertigen Images fehlt 
mir z.B. der Lerneffekt

Autor: Lothar (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Ich suche gute Literatur die einmal den kompletten Weg beschreibt: Also
> Hardwareminimalanforderungen (hier kenn ich bisher nur MMU) und auch
> alle Vorgänge auf Hardwareebene beschreibt

Linux ist mittlerweile so riesig geworden dass ein Einzelner hier auf 
Systemebene keinen Durchblick mehr haben kann. Wie wäre es mit einem 
kleineren System dass auch die Pi Foundation "für Lernzwecke" empfiehlt? 
Damit wurde auch der erste Grafiktreiber für Raspbian entwickelt.

Hier mal das Beispiel MMU:

https://www.riscosopen.org/wiki/documentation/show/OS_Memory

https://www.riscosopen.org/viewer/view/castle/RiscOS/Sources/Kernel/s/MemInfo?rev=4.11;content-type=text%2Fplain

Autor: Hans W. (hans-)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
tu dir einen gefallen und mach kein design-in von der cpu, ram und 
flash...

highspeed-designs von modernen CPUs macht man nicht nebenbei und sind 
auch nicht gerade einfach zu debuggen.

nimm beispielsweise ein RPi Compute Module 3(L) und sei damit 
glücklicher.

Der RPi is dermaßen schlecht dokumentiert, dass du dich genügend mit so 
kleinen detail wie den DeviceTree Fragmenten usw ärgern darfst...

das gilt aber imho für alle diese module...

73

Autor: Lars R. (lrs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Websuche: Xilinx Zynq
Websuche: xilinx zynq ubuntu

Autor: Kolle (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
https://www.fs-net.de/de/produkte/picocom/picocoma5/

Das U-Boot als Bootloader, buildroot als Linuxumgebung...

Funktioniert prima.

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hans W. schrieb:
> das gilt aber imho für alle diese module...

Schön, wenns auch Alternativen gibt. Ich habe hier ein komplett 
durchdokumentiertes Industriemodul in nem Gerät, und erstaunlicherweise 
kostet es weniger als die RPi Mogelpackung.

Und warum gerade nicht uClinux? Das nimmt etwas an Komplexität betr. 
virtueller Adressierung raus, und kann im Prinzip alles wichtige. Für 
embedded/non multiuser-Desktop Systeme ist das "echte VM" Linux eher der 
Overkill und bringt keine zusätzliche Sicherheit, sofern das System 
einen sinnvollen Supervisor-Mode mit geschützten Systembereichen 
bereithält. Das einzige Pro-Argument wäre ev. die 
Memory-Defragmentierung, die einem zum Programmierpfusch mit excessiven 
'new <Class>' verleiten könnte, aber die SL*B algos willst du dir nicht 
gleich als erstes antun...

Was Literatur angeht: $LINUX_SRC/Documentation/*/*.txt. Sonst gibts IMHO 
nix anwendbares. Es hilft nur "learning by doing" und im Source 
rumgraben. Der ist je nach Hersteller von ganz unterschiedlicher 
Qualität..

Autor: Tonika (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielen Dank für die vielen Antworten, trotzdem sind sie alle etwas 
ernüchternd. Wie gesagt, klassische Mikrocontroller sind nicht das 
Problem, aber bei Mikroprozessoren hört mein Verständnis auf.
Ich habe ein altes Navi mit SirfAtlas-SOC aufgeschraubt und begutachtet, 
gearbeitet mit Raspberry Pi 3, Banana Pro und Beaglebone Black. Aber das 
sind ja fertige Systeme, mal ist die GPU unter Verschluss, mal irgendwas 
anderes.

Zurück in die Steinzeit und mit 8086 und 68000 oder wie sie alle heißen 
möchte ich auch nicht.

Ein halbwegs moderner Prozessor und sein System inkl. OS, das von A bis 
Z erklärt wird, das suche ich.
Ich weiß wirklich nicht, wo ich bei Learning-by-doing anfangen soll.

Autor: Lars R. (lrs)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Ein halbwegs moderner Prozessor und sein System inkl. OS, das von A bis
> Z erklärt wird, das suche ich.
> Ich weiß wirklich nicht, wo ich bei Learning-by-doing anfangen soll.

Da:
Websuche: Xilinx Zynq
Websuche: xilinx zynq ubuntu

Hast Du schon die ersten 10000 Seiten Dokumentation für den ersten 
Überblick durch?

Autor: Lothar (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Ein halbwegs moderner Prozessor und sein System inkl. OS, das von A bis
> Z erklärt wird, das suche ich

Hier gibt es Open Source Boards und Linux Kernels zum Nachbau:

https://www.olimex.com/Products/OLinuXino/open-source-hardware

Zum BCM2835 auf Register- und Systemebene gibt es zwei erschöpfende 
Bücher:

https://www.amazon.de/Raspberry-RISC-System-Programming-Revealed/dp/099239161X/ref=sr_1_5?ie=UTF8&qid=1495900351&sr=8-5&keywords=pi+assembler

https://www.amazon.de/Raspberry-Assembly-Language-Beginners-Hands/dp/0992391628/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1495900351&sr=8-2&keywords=pi+assembler

Autor: Gerd E. (robberknight)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Langfristiges Ziel ist es, auch mal selbst ein Board zu bauen.

Das hat hier einer aus dem Forum gemacht:
Beitrag "iMX6 Board neu entwickeln"

Autor: ui (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
https://eewiki.net/display/linuxonarm/Home;jsessionid=41B4AA0C5C5AFE8D05D900AB100E8A85
Da gibts paar ganz gute Tutorials.
Tendentiell sind das auch Architekturen (bis auf Allwinner), zu den man 
Dokus findet. Ganz ehrlich: Wenn du verstehen willst wie du so ein 
System bootest, wie es funktioniert, was der Ablauf ist dann bleib bei 
SoCs von Xilinx oder Intel(bzw. Altera). Die kleinen Zynqs oder die 
Cyclone V haben einen Cortex A9 drauf (ein recht "einfacher" HPS. Und 
der große Vorteil: Sie sind seeeehr ausführlich dokumentiert (dürften so 
zw. 10k und 15k sein). Da findest du alles: Über boot-flow, zu 
vernünftigen Device Trees, zu fertigen Yocto Images. Und teuer sind die 
Boards auch nicht.

P.S. so richtig Spass macht der scheiß sicher nicht!

Autor: Hans W. (hans-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Aber das
> sind ja fertige Systeme, mal ist die GPU unter Verschluss, mal irgendwas
> anderes.

Naja "fertig" sind die nur insoferne, dass irgendjemand dir die Probleme 
mit DDR timing, high-speed routing, dem bootloader und dem BSP 
abgenommen hat.

Ganz ehrlich, nimm dir ein CM3(l) und bau dir mal die Perepherie drum 
herum die du haben willst. Allein schon eine RTC am I2C0 zum laufen zu 
bekommen bedarf doch einiges an Doku-Wälzen (und neubau eines 
DeviceTree-Fragments).

Ein i.MX6 mit vllt. noch PCIe macht das System noch wesentlich 
komplexer...

Strubi schrieb:
> Ich habe hier ein komplett
> durchdokumentiertes Industriemodul in nem Gerät, und erstaunlicherweise
> kostet es weniger als die RPi Mogelpackung.

Name, Hersteller/Bezugsquelle??? Ich habe das CM3 nur genommen weil es 
preis/leistungsmäßig schwer zu schlagen ist..

73

Autor: Mehmet K. (mkmk)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Strubi schrieb:
> Schön, wenns auch Alternativen gibt. Ich habe hier ein komplett
> durchdokumentiertes Industriemodul in nem Gerät, und erstaunlicherweise
> kostet es weniger als die RPi Mogelpackung.

In einem Forum erwartet man, dass man solches auch benennt. Ansonsten 
klingt irgendwie nach Kindergarten, wo man die Zunge raustreckt und "ich 
weiss was, was du nicht weisst." ruft.

Autor: Alexander S. (alesi)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Welche Architektur beschrieben wird, ist erstmal egal. ARM bevorzugt.

Tonika schrieb:
> Ein halbwegs moderner Prozessor und sein System inkl. OS, das von A bis
> Z erklärt wird, das suche ich.

Vielleicht ist
Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface
von David A. Patterson und John L. Hennessy etwas für Dich.
Der Fokus liegt auf MIPS 32 Bit.

  https://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/1558606041/$%7B0%7D#reader_1558606041

Autor: H-G S. (haenschen)
Datum:

Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Mach die größte Wand in deiner Wohnung frei und fang an die Sourcen 
deines Linux aufzumalen/auszudrucken und häng sie an die Wand.

Das gibt bestimmt einen guten Überblick :-)

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mehmet K. schrieb:
> In einem Forum erwartet man, dass man solches auch benennt. Ansonsten
> klingt irgendwie nach Kindergarten, wo man die Zunge raustreckt und "ich
> weiss was, was du nicht weisst." ruft.

In einem Forum erwartet man eigentlich, dass nicht zuviel Werbung 
gemacht wird. Am Schluss schmeisst jeder sein Lieblingsmodul mit in den 
Topf und die Trollwiese ist komplett.
Aber sei's drum, ich schmeiss mal ein paar Favoriten rein:

- Phytec Module: Für die die ptx-Buildmethode mögen
- MT7688 basierte Module auf OpenWRT-Basis, z.B. bei seeedstudio zu 
kriegen
- Arietta von ACME

Ich würde zum Test-Reverse-Engineering und Lernen den Linkit Smart Duo 
(MT7688) empfehlen, da ist noch ein AVR für einfache GPIO-Ansteuerung 
oder gar Echtzeitgedöns mit drauf. Und er ist so robust, dass man ihn 
für industrielle Kleinserien brauchen kann.

Autor: Hans W. (hans-)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja, ich weiß nicht welche Bezugsquellen du hast aber

Arietta-G25 kostet mit 128MB Ram 25.- (laut homepage)

ein CM3L von farnell mit 1GB Ram 24.-

Da nehme ich das in Kauf, dass ich Doku Unzulänglichkeiten in Kauf...


btw der 4-core A53 kommt mir bei OpenCV auch gelegen...

73

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und schon gehts los...
der TO wollte keine Preise wissen, sondern ich lese das so, dass er nach 
guter Doku und einem vernünftigen BSP sucht. Xilinx hat's nach Jahren 
jetzt endlich einigermassen geschafft, RPI foundation halt eher nicht.
Was sonst noch so als Einstieg zur IMHO zur besten (uC)linux-Doku 
gehörte, aber inzwischen etwas verwaist und nicht up to date ist: 
https://blackfin.uclinux.org/doku.php

Autor: Tonika (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gut, dass du den Verlauf wieder in die richtige Bahn gelenkt hast.
Einige gute Ideen sind durchaus dabei, wobei Preise wirklich 
uninteressant sind. Deine Idee des "Test-Reverse-Engineering" beherzige 
ich, da ist mir dann der Preis auch vollkommen egal. Für ein sehr gutes 
Buch würde ich ja auch sagen wir mal 50€ investieren.

Autor: Rufus Τ. F. (rufus) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hans W. schrieb:
> Da nehme ich das in Kauf, dass ich Doku Unzulänglichkeiten in Kauf...

Und was kostet das "Compute Module"? Das ist nicht das gleiche wie der 
Raspberry Pi Zero ...

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tonika schrieb:
> Für ein sehr gutes
> Buch würde ich ja auch sagen wir mal 50€ investieren.

Von O'Reilly hatte ich mal was, frag mich bloss nicht, wie das hiess, 
finde es auch nicht auf die schnelle. Da es recht schnell nicht mehr 
aktuell war, ging's auf den Flohmarkt. Basierte in etwa auf der online 
"Kernel Hackers Guide", die ist aber auch längst nicht mehr aktuell.

Ich denke mal, das erste was man so typischerweise bei einer Anpassung 
(wenn nicht alles von der Stange schon fertig tut), anreissen muss, ist 
ein eigener Kerneltreiber, für irgend ein SPI-Device oder sowas, wo man 
sich mit dem inzwischen recht angewachsenen Framework vertraut machen 
muss (aka im Source graben). Vielleicht ist es auch besser, mal mit 
älteren 2.x Kernels anzufangen und sich dann erst auf den Device-Tree 
overkill einzustimmen. Da ist das Xilinx-Zeug zwar gut dokumentiert, 
aber nicht gerade im Sinne von 'keep it simple'.
Wenn GPL keine Option ist, fängt man ganz unten an, da hilft dann im 
Prinzip so ein Kernel Hacker's Guide.
Und wenn man dann so im Dreck am Wühlen ist, braucht man einen guten 
Debugger, um richtig nachvollziehen zu können, was im Kernel aufm 
niedrigsten Level so alles schiefgehn kann. Da wird's dann bei den 
meisten Systemen mal recht dünn oder teuer.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Rufus Τ. F. schrieb:
> Hans W. schrieb:
>> Da nehme ich das in Kauf, dass ich Doku Unzulänglichkeiten in Kauf...
>
> Und was kostet das "Compute Module"? Das ist nicht das gleiche wie der
> Raspberry Pi Zero ...

Das Compute Module bei Farnell kostet 24.-

Das ist in etwa ein Pi Zero (wenn gleich mit dem Prozessor und Speicher 
vom 3er) nur als "Dimm-PC" im SO-DDR2 Formfaktor mit 200 Pins ...


Strubi schrieb:
> Vielleicht ist es auch besser, mal mit
> älteren 2.x Kernels anzufangen und sich dann erst auf den Device-Tree
> overkill einzustimmen. Da ist das Xilinx-Zeug zwar gut dokumentiert,
> aber nicht gerade im Sinne von 'keep it simple'.

Ganz dumme idee... ohne Device-Tree und mit himmelaltem Kernel bekommst 
du nur ein gefrickel hin das weder spaß macht, noch in modernen systemen 
anwendbares Wissen schafft.

IMHO war das der beste Tipp zu Literatur:

Strubi schrieb:
> Was Literatur angeht: $LINUX_SRC/Documentation/*/*.txt. Sonst gibts IMHO
> nix anwendbares. Es hilft nur "learning by doing" und im Source
> rumgraben. Der ist je nach Hersteller von ganz unterschiedlicher
> Qualität..

Wenn du wirklich ein komplettes Board mit modernern Hardware machen 
willst, dann kommst du eigentlich nicht mehr ohne eine NDA und 
entsprechenden Stückzahlen and die Doku die du bräuchtest (vernünftige 
ibis modelle, ...).

Also nimm ein Board das von min. 3 distributionen supported wird und 
spiel dich mal mit dem init-system und bastel ein paar kleine 
Kerneltreiber...

"Linux From Scratch" und die genannten distributionen helfen dir dann 
dabei ein "eigenes Linux" zu bauen. Das artet aber derart schnell aus, 
dass es wirklich keinen spaß mehr macht...


Gute quellen für internas einer distribution sind übrigens die diversen 
Slackware und Gentoo foren/wikis/... sowie deren build scripts.

Die slackware SlackBuilds sind imho verständlicher als die Gentoo 
scripts.

Achja, da gibts dann noch ein paar versteckte scripts:
ftp://ftp.arm.slackware.com/slackwarearm/slackwarearm-devtools/
bzw im speziellen
ftp://ftp.arm.slackware.com/slackwarearm/slackwarearm-devtools/minirootf 
s/


Falls du immer noch mit einem chip auf einem eigenen pcb aggieren 
willst... nimm zumindest sowas:
http://hackaday.com/2016/05/10/new-part-day-a-beaglebone-on-a-chip/

Ich habe boards in dieser liega regelmäßig beruflich am tisch... das 
macht man nicht "nebenbei"...


73

Autor: Strubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hans schrieb:
> Ganz dumme idee... ohne Device-Tree und mit himmelaltem Kernel bekommst
> du nur ein gefrickel hin das weder spaß macht, noch in modernen systemen
> anwendbares Wissen schafft.

Jetzt schreibst du Unfug. Es dürfte in Fachkreisen hinreichend bekannt 
sein, dass die 2.6.x Kernel in Embedded Systemen die robustesten und 
langlebigsten Kernel im Einsatz sind. Der 'neuartige' 
Device-Tree-Overhead hat nur unnötige Verkomplizierung mitgebracht und 
macht die Systeme anfälliger. Das wird dann zum Gefrickel, wie man zur 
Genüge in den Xilinx-Foren nachlesen kann. Lernen kann man an der 
DeviceTree-Geschichte sonst nicht viel, höchstens wie man es NICHT 
machen sollte. Meine Meinung, aber wir schweifen ab.

Hans schrieb:
> Wenn du wirklich ein komplettes Board mit modernern Hardware machen
> willst, dann kommst du eigentlich nicht mehr ohne eine NDA und
> entsprechenden Stückzahlen and die Doku die du bräuchtest (vernünftige
> ibis modelle, ...).

Wenn du mit "modern" einen HDMI-Ausgang für 4K-Abspulung meinst, dann 
sei's drum. Aber gerade das brauchen viele nicht.
Mit einem Coremodul ist ein eigenes Linux-System in der Kleinserie zu 
erschlagen, und in Stückzahlen gehts auch ohne NDA und Ibis, sogar mit 
Kicad (BTDT). Wozu die Wichtigtuerei?

Ich sag nur immer wieder: Keep it simple.

Autor: Hans (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Strubi schrieb:
> Jetzt schreibst du Unfug. Es dürfte in Fachkreisen hinreichend bekannt
> sein, dass die 2.6.x Kernel in Embedded Systemen die robustesten und
> langlebigsten Kernel im Einsatz sind.

Habe da andere Erfahrungen u.A. mit dem i.Mx3 ... viele mögen auch kein 
udev im embedded bereich.. ich sehe es als immense entlastung...


Strubi schrieb:
> Wenn du mit "modern" einen HDMI-Ausgang für 4K-Abspulung meinst, dann
> sei's drum.

Es geht mir da eher um's speicherinterface...

der iMx3er hatte ja nur 133MHz und das war schon problematisch in 
einigen details...

DDR3 wie am zynq oder am RPi3 sind der nächste schritt... und den würde 
ich nicht so nebenbei gehen wollen...

KiCad ist kein thema... habe ich übrigens auch für mein 4layer mainboard 
für das CM3 verwendet... da ist aber nur USB2.0 drauf... und das 
verkraftet schon einiges an missmatch.

Ebenso bist du beim über SDIO angebunden flash auf der sicheren 
seite....

Wenn ich wirklich so low-level beginnen würde, dann mit einem i.Mx233... 
ich habe mir sagen lassen, das wäre der so ziemlich am besten 
unterstützte ARM im Mainstream kernel und doku wäre auch nicht schlecht.

Nur ob der noch zeitgemäß ist, das muss jeder für sich entscheiden.

ich bin auch anhänger von K.I.S.S (also nicht der band;)... daher würde 
ich für ein 0815 embedded lösung keinesfalls einen zynq verwenden...

Vielleicht sind wirklich die olinuxino board von olimex das was der TO 
sucht...

Doku, schematics, board und einzelkomponenten sind verfügbar (in 
europa!)

73

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.