Embedded-Echtzeit-Linux vom Bootloader bis zum Realtime-System mit Yocto (Linux-RTOS)

Wer die Aufgabe hat, ein Embedded-Linux-Target von Grund auf aufzubauen, findet in dieser Weiterbildung einen strukturierten Einstieg. Sie lernen, wie ein Embedded-Linux-System mit harten Echtzeiteigenschaften funktioniert und wie Sie es zielgerichtet für Ihr eigenes Projekt einsetzen.

Der Kurs Embedded-Echtzeit-Linux vom Bootloader bis zum Realtime-System mit Yocto (Linux-RTOS) richtet sich an Entwicklerinnen und Entwickler, die praxisnah mit dem Buildsystem Yocto arbeiten möchten. Sie erfahren, wie Yocto aufgebaut ist, wie Sie es konfigurieren und für individuelle Anforderungen anpassen.

Im Mittelpunkt stehen die zentralen Komponenten eines lauffähigen Systems: Bootloader, Device-Tree, Linux-Kernel und Root-Filesystem werden detailliert am selbst generierten System nachvollzogen. So verstehen Sie nicht nur die Theorie, sondern auch die konkrete Umsetzung.

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Realisierung eines echtzeitfähigen Systems. Ebenso behandelt die Schulung aktuelle rechtliche Fragestellungen rund um License-Compliance und den Cyber Resiliance Act (CRA) und zeigt, wie sich diese Anforderungen technisch mit Yocto abbilden lassen.

In praktischen Übungen erstellen Sie alle Komponenten auf Basis frei zugänglicher Open-Source-Software und setzen diese direkt ein. Da die verwendeten Tools für zahlreiche Architekturen verfügbar sind, können Sie das Gelernte flexibel auf Ihr eigenes Embedded-Board übertragen und so schnell im Arbeitsalltag anwenden.

• Entwicklungsumgebung
  • Cross-Development Toolchain
  • Erstellung von Toolchain, Bootloader, Kernel und Root-Filesystem
  • Buildsysteme im Vergleich: Yocto, buildroot, Debian-basierend
• Yocto als Buildsystem
  • Aufbau und Setup von Yocto
  • bitbake als Erstellprogramm
  • Rezepte, Klassen und Konfigurationen
  • Erstellung eigener Layer
  • BSP mit Machine generieren
  • Zielsystem mit Image und Softwareauswahl mit Distro
  • Analyse des Erstellvorganges, Log- und Run-Dateien
  • Diagnose von Buildproblemen
  • wic - Open-Embedded-Image-Creator
• Bootloader
  • Linux-Bootprozess vom ROM-Loader bis zum Login-Prompt
  • U-Boot und barebox als Bootloader
  • Konfiguration des Bootloaders
  • Erstellung von Patches und deren Integration in Yocto
• Device-Tree
  • Hardwarebeschreibung im Device-Tree
  • Syntax und Verwendung
  • GPIO-Controller
  • Pin-Multiplexing
  • I2C- und SPI-Bus
  • Erweiterung um eigene Geräte
• Linux-Kernel
  • Kernel-Konfiguration
  • Anpassungen für spezifisches Board und Projekt
  • Verwendung von Kernel-Treibern
  • Erstellung von Patches
  • Integration von Anpassungen in Yocto
  • Harte Echtzeit mit Linux (PREEMPT_RT)
  • Threaded-Interrupts und Scheduling
• Root-Filesystem
  • Init-Dämonen: systemd, System-V, busybox-Init
  • C-Libraries: glibc, uClibc, musl
  • Erstellung und Integration eigener C-Programme
  • Einrichtung von Dämonen für das Target und der speziellen Yocto-Rezepte
• Systementwurf
  • Minimalsysteme mit busybox
  • RAM-Disk, initial RAM-Filesystem und initrd
  • NAND und NOR mit MTD-Treibern
  • Flash-Dateisysteme (UBIFS, JFFS2)
  • Managed (FTL) Flash mit ext4
  • Read-Only mit squashfs und Schreiben in overlayfs
  • Messung und Optimierung der Bootzeiten
• Rechtliche Anforderungen und deren technische Realisierung
  • License-Compliance
  • CRA - Cyber Resiliance Act
  • Rollen im CRA: Maintainer, Steward, Manufacturer
  • Yocto-Unterstützung: SBOM-Generierung, CVE-Monitoring
  • Update Over-The-Air (OTA), RAUC
  • Reproduzierbarer Erstellvorgang
• Übungen
  • Alle Übungsaufgaben werden auf einem ARM Cortex-A8 (AM-335x) unter Verwendung frei zugänglicher Open-Source-Tools durchgeführt.
  • Zu allen Themenfeldern gibt es praktische Übungen, so dass das Gelernte gleich ausprobiert und vertieft werden kann.
  • Am Ende des Seminars haben Sie ein komplettes Embedded-Echtzeit-Linux mit Yocto erstellt und dieses individuell angepasst.