1.
Tchelinux
Caxias do Sul
UCS
Caxias do Sul - RS
11/05/2019
Linux embarcado
BeagleBone
Buildroot

2.
Apresentação
Renato Severo
Engenheiro de Computação - Unipampa Bagé/RS
Especialização em Sistemas Embarcados - UERGS Guaíba/RS
Desenvolvedor de Software Embarcado na DATACOM - Eldorado do Sul/RS

3.
Importante!
Perguntem!

4.
Agenda
Agenda:
- Motivação.
- Visão geral Sistemas Embarcados.
- Visão geral BeagleBone.
- Buildroot:
- Visão geral
- Gerar imagem (Kernel + uboot +
rootfs) para BBB.

5.
Motivação
● Quando comecei a trabalhar com embarcados, não sabia ”o que estava
acontecendo”.
● Necessidade de ter uma visão ”do todo”.
● Era executar make, ir pegar um café e o firmware estava pronto.
● Próximo passo era só grama o “.im” na flash do equipamento.

6.
Sistema
Embarcado
● Plataforma de Hardware e Software específicos.
● Baixo custo.
● Normalmente com restrições: Pouca memória RAM e de armazenando,
consumo de energia, etc…
● Propósito específico.

7.
Exemplos de
Sistemas
Embarcados
Fig 1 - Exemplos de sistemas embarcados.

8.
Exemplos de
Sistemas
Embarcados
Fig 2 - Componentes básicos de um sistema Embarcado Linux[1]

9.
Formas de
programar
● Depende dos requisitos.
● Loop principal. Exemplo: IDE Arduino.
● Orientado a interrupções.
● Multitarefas (máquina de estados).
● Multitarefas (Kernel).
● Multitarefa preemptivo(RTOS).

10.
Formas de
programar
● Depende dos requisitos.
● Loop principal. Exemplo, IDE Arduino.
● Orientado a interrupções.
● Multitarefas (máquina de estados).
● Multitarefas (Kernel).
● Multitarefa preemptivo(RTOS).

11.
Componentes de
um Sistema
Embarcado Linux
Fig 3 - Componentes básicos de um sistema Embarcado Linux[1]

12.
Sequência de
inicialização
Fig 4 - Componentes do Kernel Linux[2]

13.
Bootloader
● Basicamente duas tarefas: Iniciar o hardware, carregar o Sistema
Operacional.
● No entanto ele tem outras funcionalidades:
○ Carregar imagens pela rede
○ Diagnóstico do Hardware
○ Passagem de parâmetros pro Kernel
○ Em processadores mais recentes, 2 estágios: ROM, dispositivo de armazenamento

14.
Bootloader
● Grub (x86 PC).
● U-boot (ARM, PowerPC, MIPS, m68k, Microblaze, x86, NIOS, SuperH,
Sparc).
● Barebox (x86, ARM, MIPS, PowerPC)

15.
Kernel
● Suporta mais de 30 arquiteturas (x86, ARM, PPC, MIPS,
● Coldfire ...)
● Originalmente feito para CPUs com MMU(Memory
● Management Unit)
● Projeto uClinux. Criado para lidar com CPUs sem MMU.
● Barramentos de comunicação: I2C, SPI, CAN, 1-wire, USB,
● ....
● Provê funcionalidades: Gerência de processos e memória,
● comunicação entre processos, temporizadores, pilha TCP/IP,
● etc..

16.
Componentes do
Kernel Linux
Fig 5 - Componentes do Kernel Linux[2]

17.
Toolchain
● Compilação cruzada é quando se compila código em uma plataforma
diferente.
● Conjunto de aplicações usadas para gerar/debugar o software do produto
● Compiler, debugger, Biblioteca padrão C.
● Linaro(ARM), Sourcery Codebench(ARM, MIPS, PPC).
● Gerar o toolchain: Crosstool-ng, Buildroot, Yocto Project.

18.
Rootfs
● Hierarquia global de diretórios e arquivos que representam todos arquivos no
sistema
● Possui as bibliotecas do sistema(uClibc, glibc, etc...)
● Outras aplicações: Python, gdb, http server, etc
● Busybox. Muito útil :D
● Sistemas de arquivos suportados: ext2, ext4, ext4, jffs2, ubifs, etc...
● Componentes mı́nimos: init, shell, biblioteca C, arquivo dev, proc e sysfs.
● Hierarquia mı́nima: bin, dev, lib, sbin, usr/bin, usr/lib,
● usr/sbin, proc, sys.

19.
BeagleBone
● Texas Instruments AM335x (ARM Cortex-A8 CPU).
● 512 MB RAM.
● Conector cartão microSD.
● Conector Ethernet, USB host e device, microSD.
● 2x46 conector de pinos com acesso à barramentos (I2C, SPI, UART).
● Conector HDMI.

20.
Diagrama de blocos
Fig 6 - Diagrama de blocos da BB[3]

21.
Família BeagleBone
Fig 7- BB disponíveis.

22.
E agora?! Como
junto as peças?!
Fig 3 - Componentes básicos de um sistema Embarcado Linux[1]

23.
Sistemas de build
● Yocto
● OpenEmbedded.
● Buildroot.
● OpenWRT.
● ...

24.
Sistemas de build
● Yocto
● OpenEmbedded.
● Buildroot.
● OpenWRT.
● ...

25.
Buildroot
● Conjunto de Makefiles e pacthes.
● Possível gerar: toolchain, rootfs, kernel, bootloader.
● Independente de fornecedores.
● Suporta várias arquiteturas: ARM, PowerPC, x86, etc.
● Versão estável liberada a cada três meses.
● Uma versão de manutenção estendida(LTS), por ano. Atual: 2018.02
● Download:
○ https://buildroot.org/downloads/
○ git clone git://git.busybox.net/buildroot

26.
Buildroot - Hands
on!
$ mkdir ~/bb_lab
$ cd ~/bb_lab
$ wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2019.02.2.tar.gz
$ tar xvf buildroot-2019.02.2.tar.gz
$ cd buildroot-2019.02.2
$ make menuconfig

27.
Menu configuração
Fig 8 -Menu principal de configuração Buildroot.

28.
Menu configuração
Fig 9 -Menu de configuração Buildroot.

29.
$ make busybox-menuconfig # Busybox config menu
Fig 10 -Menu de configuração Buildroot-busybox.

30.
Buildroot
● Dependências:
○ which, sed, make, binutils, build-essential, gcc, g++, bash, patch, gzip, bzip2, perl, tar, cpio,
python, unzip, rsync, file (deve estar em /usr/bin/file), bc.
○ ncurses5 (menuconfig), qt4 (xconfig), glib2, gtk2, glade2 (gconfig).
$ make beaglebone_defconfig # Prepare buildroot to build BB stuff
$ make menuconfig # Opens configuration menu
$ make # This will make world (toolchain, kernel, rootfs, boot)!

31.
Buildroot -
Diretórios build
● output/
○ staging/ Link simbólico para o
○ build/ Onde todos pacotes são extraídos e compilados.
○ target/ Sistema de arquivos do dispositivo target. Hierarquia de arquivos padrão Linux.
○ host/ Todas ferramentas host e sysroot do toolchain
○ images/ Todas imagens finais geradas: boot, Kernel, rootfs, dtbs.

32.
BeagleBone cartão SD
$ cp MLO /media/boot
$ cp u-boot.img /media/boot
$ cp zImage /media/boot
$ mkdir /media/boot/dtbs
$ cp am335x-bone.dtb /media/boot/dtbs/
$ sudo tar xvf rootfs.tar -C /media/rootfs
$ sync
Fig 11 - Formaro cartão SD[2]

33.
Buildroot -
defconfig
$ make list-defconfigs # Lists all available defconfigs
$ make savedefconfig # Save current .config into a defconfig

34.
Buildroot
$ make menuconfig # xconfig, gconfig
$ make beaglebone_defconfig # Prepare buildroot to build BB stuff
$ make menuconfig # Opens configuration menu
$ make busybox-menuconfig # Busybox config menu
$ make linux-menuconfig # Linux Kernel config menu
$ make # This will make world (toolchain, kernel, rootfs, boot)!

35.
Referências
● [1] - https://bootlin.com/training/buildroot/
● [2] - https://e-labworks.com/treinamentos/linux/slides
● [3] - https://beagleboard.org/bone

36.
Por hoje, era isso!
Muito Obrigado!