Linux embarqué

Lorsque Linus TORVALDS, alors jeune étudiant de l'Université d'Helsinki publie sur Internet, en juillet 1991, son premier message concernant le développement balbutiant de son noyau UNIX libre, il ne se doute certainement pas qu'à l'instar d'autres célébrités de la technologie comme Steve JOBS ou Bill GATES, il est sur le point de changer le monde.

Linux est un système d'exploitation multitâche de la famille UNIX. Il fut initialement développé sur processeur de type Intel x86 (386 et 486), mais il a depuis été adapté sur un grand nombre d'architectures matérielles comme les PowerPC, ARM, SH4 et désormais des processeurs industriels spécialisés comme Nios II, MicroBlaze ou Blackfin. Au final, 25 architectures sont supportées par la version officielle du noyau Linux.

Linux est conforme au standard POSIX (Portable Operating System Interfaces), ce qui signifie que les sources développées sous Linux peuvent être compilées facilement sur d'autres systèmes d'exploitation compatibles POSIX. Linux est également réputé pour sa grande interopérabilité, c'est-à-dire qu'il peut facilement s'intégrer dans un système informatique complexe utilisant d'autres systèmes d'exploitation. Le code source du noyau Linux est disponible librement sur le réseau Internet, tout en respectant la licence GPL définie pour le projet GNU.

Initialement, le logiciel embarqué était un marché spécialisé totalement dominé par des éditeurs de taille modeste (comme Wind River, éditeur du système VxWorks, fondée en 1981), pratiquant des coûts de licence très élevés du fait du faible volume de production qui se résumait aux applications militaires, spatiales et industrielles en général. Les contraintes du logiciel embarqué sont très différentes de celles du logiciel classique, en particulier sur la notion de durée de vie du logiciel, bien plus importante. À titre d'exemple, le télescope spatial Hubble utilisant le système d'exploitation VRTX tourne – au sens propre – depuis 1990.

Au début des années 2000, Linux est déjà très utilisé dans le monde des serveurs et ce directement en concurrence avec les solutions Microsoft. Déjà à l'époque, de nombreux développeurs et utilisateurs de Linux pensent que ce dernier peut être utilisé pour des solutions industrielles et embarquées et ce de par sa fiabilité, la disponibilité de son code source et bien sûr son coût de redistribution nul. L'évolution de l'informatique embarquée vers le multimédia de par la généralisation de l'accès à Internet a depuis permis à Linux de devenir un acteur majeur dans le domaine puisque les systèmes d'exploitations embarqués propriétaires n'étaient pas adaptés à ces fonctionnalités.

Les équipements d'accès à Internet set-top box utilisent majoritairement des systèmes d'exploitation basés sur Linux, citons les Freebox, Neufbox, BBox et autre Livebox. De nombreux smartphones utilisent également Linux au travers de systèmes comme Android (Google) ou plus récemment Bada (SAMSUNG). Même si Windows CE est très présent dans le domaine des équipements graphiques comme les GPS, certains modèles (TomTom) sont également basés sur Linux.

La connaissance de ce système et des spécificités des versions embarquées et industrielles est désormais une nécessité pour les entreprises – et donc les ingénieurs – des domaines concernés, qu'ils soient fabricants de matériel électronique, éditeurs de logiciels, de solutions de développement ou d'exploitation.

La compréhension de ce dossier est facilitée si le lecteur est déjà un utilisateur du système Linux. Cependant, nous effectuerons quelques rappels nécessaires pour le plus grand nombre de lecteurs. Nous décrirons la réalisation d'une véritable distribution Linux utilisable sur une cible x86 ou bien ARM9.