Embedded Linux referensdesign baserad på ARM9 SoM

Bakgrund:
Det finns på marknaden ett stort antal kraftfulla 32-bitars inbyggnadsprocessorer (SoC), som är kapabla att köra ett fullständigt operativsystem som exempelvis Linux eller Windows CE. Då dessa på senare år blivit mycket billiga och har integrerade hårdvarublock för många interface som exempelvis Ethernet, USB, TFT-displayer med mera, är det ofta kostnadseffektivt att bygga även enklare system runt en sådan processor och ta del av färdigutvecklad standardmjukvara för kommunikation och grafikhantering istället för att utveckla detta själv i en enklare controller.

Baksidan med detta är att hårdvaruutvecklingen med en kraftfullare processor oftast är mer komplicerad än med en microcontroller. Det handlar ofta om betydligt högre frekvenser och det är externa minnen med snabba bussar inblandade. Även mjukvaruutvecklingen av de hårdvarunära delarna är oftast betydligt mer komplicerad.

En lösning på dessa problem är att använda en färdig processormodul. Denna modul kan förutom processorn innehålla alla nödvändiga minnen, kommunikationskretsar, kristaller, spänningsmatning m.m. Dessutom finns oftast bootladdaren och alla nödvändiga drivrutiner för den ingående hårdvaran färdigutvecklad av modultillverkaren. Övrig hårdvara som är unik för den produkt som utvecklas, läggs på ett bärarkort där processormodulen monteras med en kontakt.

Syfte:
Syftet med detta projekt är att bygga en referensdesign baserad på en processormodul, en grafisk TFT-display och en del annan hårdvara och installera och testköra ett komplett Linuxsystem på detta system. Här kan det eventuellt även bli tal om att utveckla en ny drivrutin för en annan TFT-display än den som föreslås av modultillverkaren. En viktig del av arbetet är även att ta fram en lättförståelig instruktion för hur en komplett systemutveckling men en processormodul går till.

Hårdvara:
Första delen av arbetet består i att ta fram ett bärarkort för modulen med all nödvändig hårdvara som inte finns på modulen. Detta inkluderar strömförsörjning, kontakter och eventuella drivkretsar för Ethernet, USB och serieportar samt kontakter och eventuell nödvändig elektronik för en TFT-display. Kortet skall ritas i ett CAD-program, exempelvis EAGLE och sedan tillverkas och testas. Processormodulen är PM9261 från Ronetix, baserad på ARM9-processorn AT91SAM9261 från Atmel.

Operativsystem:
Då modulleverantören redan har portat bootladdare och Linuxkärna till modulen bör det inte vara alltför komplicerat att få igång Linux på den. Dock är det en hel del arbete att sätta upp en komplett utvecklingsmiljö med kompilatorkedja, TFTP-server, NFS-server, Linux källkodsträd etc. på arbetsstationen för att kunna ändra i Linuxsystemet och bygga applikationer. Den viktigaste delen här är att dokumentera detta ordentligt.

Drivrutiner:
Ronetix har anpassat drivrutiner för en specific TFT-display från Hitachi. Referensdesignen ska baseras på en annan display, så troligen måste drivrutinen skrivas om något, och därefter måste Linuxkärnan kompileras om.

Demoapplikation:
För att kunna visa upp alla funktioner på modulen bör några grafiska standardapplikationer för Linux kompileras för systemet och testköras.

Dokumentation:
En av de viktigaste delarna i detta projekt är dokumentationen. Den tillsammans med CAD-filerna för bärarkortet är tänkt att kunna skickas direkt till utvecklare som underlag för en snabb systemutveckling.

Nödvändiga förkunskaper:
· Grundläggande elektronikkunskaper (strömförsörjning, RS-232 kommunikation m.m.)
· CAD-ritning av elektronik (erfarenhet av EAGLE, OrCAD eller liknande)
· Grundläggande C-programmering och kunskap om Open Source-mjukvara
· Linuxkunskap, bygge av Linuxkärna, drivrutiner m.m.