Formation - Écriture de drivers et programmation noyau Linux
Public admis
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Financements
Eligible CPF Votre OPCO Financement personnel
Objectifs de la formation
- Cette formation fait l'objet d'une évaluation formative.
| Tarif |
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| Durée | 4 jours (28 heures) |
| Modes |
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| Sessions | |
| Lieux | Partout en France |
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| Lieux | Partout en France |
Programme
1 - 1ère partie : Programmer pour le noyau Linux
2 - Noyau Linux et modules
- Modèle
- Versions
- Licence GPL
- Développement du noyau
- Appels-systèmes
- Modules
- Travaux pratiques : observation des appels-système invoqués par des applications et commandes utilisateur et manipulation des modules précompilés
3 - Outils de développement noyau
- Sources
- Compilation du noyau et des modules
- Écriture et compilation de modules
- Cross-compilation
- Messages
- Dépendances
- Travaux pratiques : compilation et installation d'un noyau, écriture de modules simples, intégration dans le noyau, paramètres au boot, cross-compilation sur Raspberry Pi
4 - API du noyau
- Chaînes
- Blocs mémoire
- Fonctions numériques et conversions
- Éléments temporels et actions différées
- Préemptibilité du noyau
- Travaux pratiques : écriture d'un module d'horodatage, chronométrage des phases de boot, mesure de précision d'horloge et mesure de durée d'un appel-système
5 - Environnement du noyau
- Tâches et processus courants
- Espaces d'adressage
- Dialogue avec /proc
- Travaux pratiques : écriture d'un module d'information sur les structures internes des processus, écriture d'un module d'horodatage via /proc et tests sur Raspberry Pi
6 - 2ème partie : Écriture d'un driver
7 - Écriture d'un pilote de périphérique
- Principe
- Numéros majeurs et mineurs
- Classes de périphériques
- Enregistrement du driver
- Fonctions de lecture et écriture
- Travaux pratiques : manipulation des fichiers spéciaux, réservation de numéro majeur, enregistrement de périphérique et écriture d'un driver simple
8 - Appels-système et I/O
- Paramétrage par ioctl
- Synchronisation d'appels-système par mutex
- Accès matériel
- Ports d'entrées-sorties
- GPIO sur carte embarquée
- Travaux pratiques : mise en évidence de la nécessité des mutex, écriture d'un driver d'entrées-sorties sur GPIO du Raspberry Pi
9 - Gestion d'interruption
- Contextes d'exécution
- Installation d'un handler
- Traitement différé (tasklet, workqueue et thread interrupt)
- Travaux pratiques : écriture d'un gestionnaire sur interruption clavier PC et sur GPIO du Raspberry Pi, visualisation des threadeds interrupts
10 - Interactions entre appels-système et interruptions
- Protection des variables globales (spinlock)
- Attentes d'événements (waitqueue)
- Appels-système bloquants
- Travaux pratiques : influence des priorités temps-réel sur les threads d'interruption et mesure de temps de latence des interruptions du Raspberry Pi
11 - 3ème partie : Aspects avancés d'un driver de périphérique
12 - Entrées-sorties avancées
- Multiplexage d'entrée-sorties (select et poll)
- Principes des transferts de données par DMA
- Travaux pratiques : création d'un périphérique "file de messages" virtuel implémentant plusieurs appels-système, implémentation de select sur des entrées GPIO
13 - Gestion de la mémoire
- Allocation et libération de mémoire (kmalloc, vmalloc, get_free_pages, kmem_cache)
- Projections (mmap)
- Travaux pratiques : expériences sur la projection mémoire en espace utilisateur et allocations mémoire maximales
14 - Périphériques blocs et VFS
- Principes
- Enregistrement
- Disque générique
- File de requêtes
- Partitionnement
- Sous-système Block, i/o scheduler
- Virtual File System
- Travaux pratiques : écriture d'un driver de disque virtuel, partitionnement, formatage et montage de disque virtuel, observation des effets des caches-disques du VFS
15 - Périphériques PCI Express
- Principe
- Détection et enregistrement de driver
- Base Address Registers
- Interruptions classiques et MSI
- Travaux pratiques : étude d'un driver PCIe de pilotage d'une carte à FPGA
16 - 4ème partie : Autres types de périphériques
17 - Périphériques réseau
- Interfaces bas-niveau et protocoles réseau
- Périphérique net_device
- Enregistrement
- Activation
- Émission et réception de paquets
- Travaux pratiques : écriture progressive d'un driver pour périphérique virtuel permettant l'utilisation du protocole IPv4
18 - Communications réseau
- Statistiques d'utilisation d'interface
- Principes de la pile IP
- Communications entre protocoles et interface bas-niveau
- Travaux pratiques : examen du trajet des données au sein de la pile IPv4 lors de réception et d'émission de données avec le protocole TCP/IP
19 - Utilisation du bus USB
- Organisation du sous-système USB de Linux
- Implémentation d'un driver Interrupt
- Type de Endpoints
- Communication avec les URB
- Travaux pratiques : écriture d'un driver pour carte d'entrée-sortie Velleman K8055
20 - Aspects avancés
- Écritures successives rapides
- Déconnexions intempestives
- Accès concurrents
- Exemples de drivers Bulk, Control et Isochrones
21 - Conclusion : discussions libres sur l'ensemble des thèmes abordés
22 - Travaux pratiques : expérimentations libres suivant les demandes des participants
Prérequis
- Connaissance de Linux (utilisateur) et du langage C
Public
- Toute personne intéressée par le développement systèmes temps réel sur Linux
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Objectifs de la formation
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