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

Wer die Aufgabe hat, ein Embedded-Linux-Target aufzubauen, steht oft vor vielen offenen Fragen: Wo fange ich an, welche Werkzeuge benötige ich und wie erreiche ich ein echtzeitfähiges System? Diese Weiterbildung liefert praxisnahe Antworten und begleitet Sie Schritt für Schritt vom ersten Setup bis zum fertigen Zielsystem.

Im Mittelpunkt der Schulung Embedded-Echtzeit-Linux vom Bootloader bis zum Realtime-System mit Yocto (Linux-RTOS) steht der Aufbau und die Funktionsweise eines Embedded-Linux-Systems mit harten Echtzeiteigenschaften. Sie richtet sich an Entwicklerinnen und Entwickler, die das Buildsystem yocto gezielt für eigene Projekte nutzen und ihr Wissen fundiert vertiefen möchten.

Sie lernen zunächst die Entwicklungsumgebung und den strukturierten Einsatz von yocto kennen, bevor Sie sich intensiv mit Bootloader, Device-Tree, Linux-Kernel und Root-Filesystem auseinandersetzen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Umsetzung von harter Echtzeit mit Linux (PREEMPT_RT), sodass Sie zeitkritische Anforderungen zuverlässig realisieren können.

Darüber hinaus behandelt die Fortbildung aktuelle rechtliche Themen rund um License-Compliance und den Cyber-Resiliance-Act (CRA) und zeigt, wie sich diese technisch mit yocto abbilden lassen. Damit sind Sie auch für die wachsenden Anforderungen an Sicherheit und Compliance moderner Embedded-Systeme gerüstet.

In praktischen Übungen erstellen Sie alle Komponenten auf Basis frei zugänglicher Open-Source-Software und wenden das Gelernte direkt an einem ARM Cortex-A8 (AM-335x) an. Der große Vorteil: Da die eingesetzten Tools für viele Architekturen verfügbar sind, können Sie Ihre praktischen Fähigkeiten anschließend flexibel auf Ihr eigenes Embedded-Board übertragen und am Ende ein vollständig angepasstes Echtzeit-System vorweisen.

• 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 hat der Teilnehmer ein komplettes Embedded-Echtzeit-Linux mit yocto erstellt und dieses individuell angepasst.