امبدد لینوکس(Embedded Linux) نوعی از کرنل یا هسته لینوکس است که به طور ویژه برای دستگاه های امبدد توسعه و طراحی شده است. برای نمونه، سیستم عامل محبوب گوشی های هوشمند، اندروید، نوعی امبدد لینوکس است که برای گوشی های هوشمند سفارشی شده است. به زبان ساده، هسته یک سیستم عامل است که عملیات کامپیوتر و سخت افزار آن، به ویژه حافظه و CPU را مدیریت می کند. به عبارت دیگر، هسته رابط بین نرم افزار و سخت افزار است.
امبدد لینوکس(Embedded Linux) را می توان به عنوان یک سیستم عامل لینوکس یا کرنل طراحی شده برای سیستم ها و دستگاه های امبدد تعریف کرد. امبدد لینوکس از همان کرنل استفاده می کند، اما می تواند با سایر سیستم عامل های معمولی متفاوت باشد. لینوکس را می توان برای هر سیستم امبدد با اندازه ای کارآمد طراحی کرد که کمتر از سایرین باشد، بنابراین قدرت پردازش و انرژی کمتری را با تمام ویژگی ها و عملکردهای لازم مصرف می کند.
دستگاه‌های امبدد لینوکس در همه جا وجود دارند – برای مثال در لوازم خانگی، دستگاه‌های پزشکی، اتومبیل‌ها و حتی دستگاه‌های پوشیدنی شما. سازگاری آن و سطح بالای سفارشی سازی که ارائه می دهد، لینوکس را به سیستم عاملی مناسب برای مجموعه ای از زمینه های کاربردی تبدیل کرده است.
ممکن است بدانید یا نه، اما در حال حاضر به روشی از لینوکس استفاده می کنید. لینوکس در بسیاری از انواع دستگاه ها به عنوان نرم افزار استفاده می شود. بیایید یک مثال کلی بزنیم؛ سیستم عامل اندروید از شرکت گوگل مبتنی بر لینوکس و نوعی یک امبدد لینوکس است که برای دستگاه های تلفن همراه طراحی شده است. تلویزیون های هوشمند، آی پدها، سیستم های ناوبری خودرو نمونه های دیگری از امبدد لینوکس هستند.
تقاضا برای رایانه‌های سریع‌تر، کارآمدتر و با کارایی بالا در حال افزایش است، ابعاد عوامل شکلی که آنها را به جلو می‌برند کاهش می‌یابد.
لایه های گوناگون معماری سیستم لینوکس
اگر می‌خواهید پروژه خود را ایجاد کنید، توسعه یک کرنل از ابتدا برای سخت‌افزار شما یک فرآیند فوق‌العاده چالش‌برانگیز است، زیرا به دانش عمیقی از سخت‌افزار و کد نیاز دارد.
همچنین ممکن است در مورد کرنل های bare-metal tasking (بدون سیستم عامل) برای میکروکنترلرها مانند FreeRTOS، Azure RTOS، RT-Thread، μC/OS شنیده باشید، اما این انتخاب ها فاقد مدیریت حافظه و امنیت هستند که برای ساخت کاربردهای امروزی حیاتی هستند. . به همین دلیل، ممکن است به دنبال راه حل جامع تری باشید.
این روزها، صنعت فناوری اطلاعات و مهندسان دائماً در حال کار بر روی وظایف چالش برانگیز هستند تا پردازنده های قدرتمندتر را در ابعاد کوچکتر و بردهای مدار چاپی ادغام کنند. برای برآوردن تقاضای فزاینده برای سیستم های کامپیوتری قابل اعتماد تر، کوچکتر، قوی تر، کم مصرف تر و مقرون به صرفه تر. به همین دلیل است که هر بار در بازار سیستم‌های کامپیوتری امبدد شاهد سیستم‌های نوآورانه‌تر و کم‌مصرف‌تر با اندازه، وزن، قدرت و هزینه‌های کمتر هستیم. و سیستم های لینوکس به کارآمدتر و موثرتر کردن سیستم های امبدد شده کمک می کنند
خوشبختانه، استفاده از امبدد لینوکس بر روی یک پروسسور(SOC) در برنامه های تعبیه شده شما مزایای زیادی دارد، مانند مدیریت حافظه پویا داخلی و ماژول های امنیتی که ممکن است بخواهید در نظر بگیرید.
ویژگی های مهم لینوکس عبارتند از:
در طول سال‌ها، لینوکس برای پشتیبانی از معماری‌های مختلف CPU، از جمله x86، ARM و PowerPC و غیره رشد کرده است. .
لینوکس تقریباً از تمام زبان های برنامه نویسی و ابزارهایی که برای تلاش های توسعه سیستم جاسازی شده خود نیاز دارید پشتیبانی می کند. با لینوکس، شما به هیچ نرم افزار خاصی محدود نمی شوید. اگر از چیزی ناراضی هستید، احتمال زیادی وجود دارد که یک جایگزین در دسترس باشد – یا می توانید اولین نفر در جامعه باشید که آن را توسعه می دهد!
لینوکس، به عنوان یک هسته منبع باز، به شما اجازه می دهد تا از کار هزاران توسعه دهنده در سراسر جهان استفاده کنید. با بهینه سازی یا پیاده سازی مستقیم بسته های موجود، می توانید برنامه های کاربردی خود را با سهولت و سرعت بیشتری راه اندازی و اجرا کنید.
سوال خاصی دارید؟ مشکلی نیست! از آنجا که لینوکس توسط بسیاری از توسعه دهندگان استفاده می شود، شما نه تنها باید روی کد آنها حساب کنید، بلکه تجربه و دانش آنها را نیز دارید. به سادگی از یکی از انجمن های متعدد موجود، مانند linux.org سوال کنید.
پیش از پرداختن به جزئیات نحوه ساخت یک امبدد لینوکس شده است، اجزای مختلف آن را از دیدگاه سلسله مراتب بررسی می کنیم. یک راه خوب برای جدا کردن این قطعات و کمک به درک این موضوع است که آنها را از طریق یک روش بوت سیستم تعمیم می‌دهند که معمولاً نشان می‌دهند، ظاهری که در زیر مشاهده می‌شود.
هنگام روشن کردن یک دستگاه (مانند یک تلفن معمولی)، چند مرحله از اجرا قبل از بارگیری و ارائه برنامه‌ها به کاربر نهایی رخ می‌دهد. این موارد در زیر معرفی می شوند.
مراحل اجرای امبدد لینوکس
این بخش از نرم افزار از نظر فیزیکی در حافظه فقط خواندنی در داخل خود System-on-Chip (SOC) قرار دارد و قابل مقایسه با بایوس(BIOS) یک کامپیوتر معمولی است. هر شرکت توسعه دهنده ای پیاده سازی منحصر به فرد خود را دارد که معمولاً به همان عملکرد خلاصه می شود: بارگذاری مرحله بعدی بوت که بوت لودر اصلی است. نمی‌توان آن را تغییر داد، اما اجرای آن معمولاً می‌تواند تحت تأثیر استفاده از سیگنال‌های خارجی مانند پین‌های راه‌اندازی قرار گیرد، که اجازه می‌دهد یک بستر خاص برای راه‌اندازی انتخاب شود – مثلاً می‌تواند کارت SD، eMMC، فلش NAND یا سریال باشد. برخی از حافظه های بوت نیز ویژگی‌های خاصی را ارائه می‌دهند، مانند جلوگیری از اجرای کدهای بدون کدگذاری در مرحله بعدی، که امنیت کلی دستگاه را سخت‌تر می‌کند.
بوت لودر اغلب به دو مرحله اجرا نیاز دارد. هنگامی که حافظه بوت اجرا می شود، رم دستگاه مقدار دهی اولیه نمی شود، بنابراین اولین نقش بوت لودر، مقداردهی اولیه رم اصلی است – این قطعه کد معمولاً از SRAM داخلی اجرا می شود. مرحله دوم از RAM اصلی با هدف نهایی اجرای هسته با بارگذاری آن از یک بستر قابل تنظیم خاص، از جمله از راه دور (از طریق TFTP) اجرا می شود که به ویژه برای اهداف اشکال زدایی مفید است. اکثر بوت لودرهای این روزها دارای عملکردهای پیشرفته ای هستند که به توسعه دهندگان اجازه می دهد هسته ها را روی eMMC/NAND/NOR فلش کند و چندین مؤلفه دستگاه مانند RAM داخلی، لوازم جانبی I2C/SPI و غیره را تأیید کند. یکی دیگر از جنبه های مهم بوت لودرها، این است که برای کنترل روشن کردن آزمایشی سیستم، اجازه می دهد تا قبل از اجرای سیستم عامل اصلی اعتبار دستگاه را تأیید کند.
قلب سیستم های امبدد لینوکس – کرنل لینوکس – توسط بوت لودر بارگذاری و اجرا می شود. وظیفه آغاز کردن تمامی تجهیزات جانبی سخت افزاری، سرویس دهی وقفه ها، زمان بندی تمامی وظایف در حال اجرا در سیستم و بسیاری موارد دیگر را بر عهده دارد. کرنل رابط بین فضای کاربر (عمدتاً شامل برنامه‌ها) و سخت افزاراست و این قابلیت را دارد تا به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا سیستم را تشخیص دهند و بر روی چندین قطعه تجهیزات بدون هیچ تغییری یا اندکی اجرا شوند.
یکی از وظایف اصلی کرنل لینوکس نصب سیستم فایل root است که شامل تمام برنامه ها، اسکریپت ها و کتابخانه های موجود در سیستم است. ایجاد یک سیستم فایل روت به صورت دستی بسیار چالش برانگیز است، شاید به دلیل وابستگی ها یا استانداردهایی باشد که باید دنبال شوند – به همین دلیل است که ابزارهایی برای بسته بندی خودکار آن وجود دارد. بدون شک این بخش که در چند سال گذشته بیشترین تکامل را داشته است، با توسعه دهندگان متعددی که به طور مشترک برای ایجاد سیستم های ساخت کار می کنند که توسعه دهندگان را قادر می سازد بسته ها را به روشی آسان و قابل تکرار انتخاب کنند، بسازند و ادغام کنند.
خدمات امبدد لینوکس طیف تخصصی از راه حل ها را در بر می گیرد که برای توسعه و پیاده سازی نرم افزار مبتنی بر لینوکس برای سیستم های امبدد طراحی شده اند. به دلیل ماهیت اپن-سورس ، انعطاف پذیری و پشتیبانی از درگاه های ارتباطی، امبدد لینوکس یک انتخاب محبوب برای کاربردهای دستگاه های امبدد است.
خدمات امبدد لینوکس تیم ما برای طیف وسیعی از برنامه‌ها مانند دستگاه‌های IoT، اتوماسیون خانه هوشمند، اتوماسیون صنعتی، دستگاه های کارت خوان سیستم بانکی، دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های مولتی مدیای خودرو را دربر میگیرد. با استفاده از تطبیق پذیری و استحکام لینوکس، کسب و کارها می توانند توسعه را تسریع کنند و عملکرد و قابلیت های محصولات تعبیه شده خود را افزایش دهند.
خدمات توسعه امبدد لینوکس
تیم مهندسی ما به طور مستمر از انتظارات مشتریان خود فراتر می رود. شرکت اتوماسیون صنعتی فریان را به عنوان یک شرکت توسعه محصول اثبات کرده است که صداقت و محرمانه بودن مشتری را در اولویت قرار می دهد و در عین حال نیازهای پروژه را با بیش از ده سال تجربه برآورده می کند. ما با برقراری ارتباط با مشتریان از طریق جلسات حضوری و مجازی و به اشتراک گذاشتن کار، طرح‌های در حال انجام و مدل‌ها به طور منظم، مشتریان را در طول فرآیند توسعه به طور فعال درگیر می‌کنیم.
شرکت فریان خدمات طراحی و توسعه را برای قطعات نرم افزاری و سخت افزاری سیستم های امبدد با تکنولوژی بالا ارائه می دهد. تیم سفت‌افزار امبدد ما در طیف گسترده‌ای از پلتفرم‌های توسعه متخصصانی دارد که به محیط‌های مختلف OS (سیستم عامل) و RTOS (سیستم عامل بی‌درنگ) می‌پردازند. تخصص ما، همراه با خدمات طراحی سخت افزار، ما را قادر می سازد تا راه حلی کامل، هماهنگ و یکپارچه ارائه دهیم. مشتریان ما متشکل از سازمان های معتبری از معدن، خودرو، شبکه هوشمند، اتوماسیون صنعتی، ریل و بسیاری از صنایع دیگر هستند.
بطور کلی خدماتی که شرکت فریان در زمینه طراحی سیستم های امبدد لینوکس ارایه می دهد به صورت زیر است:
برنامه نویسی امبدد لینوکس
