OpenSTLinux是用于STM32 微處理器的開(kāi)源 Linux 發(fā)行版。該操作系統(tǒng)可幫助工程團(tuán)隊(duì)更快地進(jìn)行原型設(shè)計(jì)并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。因此，它可以作為一種獨(dú)特的支持工具，同時(shí)也為開(kāi)源社區(qū)做出貢獻(xiàn)。 很多時(shí)候，團(tuán)隊(duì)將 Tux 視為可以解決所有軟件需求的靈丹妙藥。然而，從概念到大眾市場(chǎng)需要的不僅僅是內(nèi)核，尤其是在嵌入式系統(tǒng)上。因此，選擇正確的發(fā)行版和平臺(tái)至關(guān)重要。為了幫助面臨這一挑戰(zhàn)的專業(yè)人士，我們列出了在開(kāi)始項(xiàng)目之前需要回答的七個(gè)基本問(wèn)題。這些詢問(wèn)還將幫助決策者評(píng)估他們的需求并決定哪種嵌入式 Linux 發(fā)行版適合他們。實(shí)際上，它們代表了旨在減少開(kāi)發(fā)過(guò)程中重大摩擦的開(kāi)發(fā)人員的指導(dǎo)方針。

正如我們?cè)诮衲暝缧r(shí)候發(fā)布的使用 MPU 的十誡中看到的那樣，使用微處理器和嵌入式 Linux 會(huì)變得異常復(fù)雜。為了幫助處理這種復(fù)雜性，我們提出了 OpenSTLinux，這是一個(gè)主流的開(kāi)源發(fā)行版。它包括板級(jí)支持包 （BSP）、內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)程序、安全引導(dǎo)鏈、安全操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序框架。無(wú)論是來(lái)自 MCU 領(lǐng)域還是熟悉 MPU，開(kāi)發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)是找出最適合他們項(xiàng)目的解決方案。因此，以下問(wèn)題可作為團(tuán)隊(duì)評(píng)估其需求的預(yù)備調(diào)查。

OpenSTLinux 及其貢獻(xiàn)

一、嵌入式Linux發(fā)行版給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)了什么？

按照慣例，OpenSTLinux 為 STM32MP1 微處理器提供板級(jí)支持包和應(yīng)用程序框架。BSP 包括帶有低級(jí)驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)核空間。它還擁有 TF-A 和 U-Boot 引導(dǎo)鏈、用于安全系統(tǒng)的 OP-TEE 安全操作系統(tǒng)以及用于非安全環(huán)境的 Linux 內(nèi)核。傳統(tǒng)上，許多業(yè)內(nèi)人士只是停留在 BSP 上。發(fā)生這種情況時(shí)，開(kāi)發(fā)人員必須花費(fèi)大量時(shí)間尋找合適的中間件。ST采用了不同的理念。為了幫助工程師更快地編寫(xiě)應(yīng)用程序，OpenSTLinux 還在用戶空間中提供了軟件包。它位于內(nèi)核空間之上，為電源管理或特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等提供中間件。我們決定超越內(nèi)核空間，以確保開(kāi)發(fā)人員可以更快地選擇驅(qū)動(dòng)程序并從軟件優(yōu)化中受益。

2. 嵌入式 Linux 發(fā)行版為項(xiàng)目帶來(lái)了什么？

嵌入式 Linux 在許多方面都是獨(dú)一無(wú)二的，其中之一就是需要?jiǎng)?chuàng)建自定義發(fā)行版。與 PC 上的 Linux 不同，推出通用發(fā)行版是不可能的。主流的 OpenSTLinux 發(fā)行版是嵌入式系統(tǒng)定制發(fā)行版的基礎(chǔ)。但是，獲得專用發(fā)行版是開(kāi)發(fā)過(guò)程中最復(fù)雜的階段之一。為了確保開(kāi)發(fā)人員能夠盡快完成最佳工作，我們與Yocto 項(xiàng)目合作。Yocto 是工業(yè)環(huán)境中用于定制嵌入式 Linux 發(fā)行版的事實(shí)上的創(chuàng)建工具。因此，與 Yocto 項(xiàng)目密切合作可以確保團(tuán)隊(duì)獲得項(xiàng)目所需的支持和資源。

ST 合作伙伴計(jì)劃的成員也提供了寶貴的幫助。例如，Bootlin可以為從事 Yocto Project 或 Buildroot 的團(tuán)隊(duì)提供培訓(xùn)服務(wù)。當(dāng)項(xiàng)目要求不像工業(yè)應(yīng)用程序那樣嚴(yán)格時(shí)，許多開(kāi)發(fā)人員通常更喜歡后者。無(wú)論哪種方式，Bootlin 都可以幫助工程師快速入門(mén)。同樣，Pengutronix、TimeSys和Witekio負(fù)責(zé)引導(dǎo)加載程序、內(nèi)核、用戶空間等，因此團(tuán)隊(duì)可以專注于他們的功能。因此，OpenSTLinux 不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)。它是一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)的一部分，將一個(gè)項(xiàng)目帶到了終點(diǎn)線。

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3. 嵌入式 Linux 發(fā)行版為開(kāi)源社區(qū)帶來(lái)了什么？

在所有發(fā)布嵌入式 Linux 軟件包的公司中，許多公司不愿與開(kāi)源社區(qū)廣泛合作，這可能會(huì)導(dǎo)致各種問(wèn)題。例如，它可以限制對(duì)硬件的支持，或者它可能意味著安全漏洞仍然未被注意到。結(jié)果，它增加了維護(hù)成本并降低了代碼質(zhì)量。硬件供應(yīng)商可以做出的一個(gè)真正重要的貢獻(xiàn)是上游他們的驅(qū)動(dòng)程序。這是制造商上傳其開(kāi)源驅(qū)動(dòng)程序以使其成為主要 Linux 代碼庫(kù)的一部分的過(guò)程。但是，社區(qū)可能需要幾個(gè)月甚至一年的時(shí)間才能批準(zhǔn)其中的一些。公司可能還必須修改其提交的重要部分或進(jìn)行優(yōu)化。

上游是如此重要，而且往往如此不受歡迎，以至于 Linux 基金會(huì)試圖解決這個(gè)問(wèn)題。Linux.com上的一篇博文展示了如何讓管理人員相信，上游化符合他們的“最大利益”。ST 致力于與開(kāi)源社區(qū)密切合作，在過(guò)去三年中，我們盡可能多地向上游推廣了我們的驅(qū)動(dòng)程序。我們還創(chuàng)建了業(yè)內(nèi)最大的內(nèi)部 Linux 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)之一。今天，大約 95% 的 STM32MP1 驅(qū)動(dòng)程序位于主要的 Linux 代碼庫(kù)中。與社區(qū)合作還可以確保我們繼續(xù)改進(jìn)我們的解決方案。與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序相比，應(yīng)用程序?qū)⒃诟L(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)獲得更大的支持。同樣，開(kāi)發(fā)人員可以利用標(biāo)準(zhǔn)化的 API，而用戶可以更快地收到安全補(bǔ)丁。因此，由于我們對(duì) Linux 社區(qū)的承諾，ST 可以保證更高水平的質(zhì)量。

OpenSTLinux 及其支持

4. 嵌入式 Linux 發(fā)行版是否有來(lái)自其供應(yīng)商和專門(mén)社區(qū)的強(qiáng)大支持系統(tǒng)？

選擇嵌入式 Linux 發(fā)行版的公司必須考慮支持操作。傳統(tǒng)上，供應(yīng)商維護(hù)當(dāng)前的 LTS 內(nèi)核，這意味著他們添加功能并發(fā)布錯(cuò)誤修復(fù)。因此，當(dāng)新內(nèi)核出現(xiàn)時(shí)，制造商可能不支持先前版本的最新驅(qū)動(dòng)程序。因此，工程師必須使用第三方來(lái)繼續(xù)支持在其應(yīng)用程序中使用的舊內(nèi)核。

如果這是非常標(biāo)準(zhǔn)的做法，它可能會(huì)變得很麻煩。嵌入式開(kāi)發(fā)人員通常在以前的 LTS 內(nèi)核版本上啟動(dòng)項(xiàng)目，這與傾向于支持最新版本的 PC 開(kāi)發(fā)人員不同。如果嵌入式系統(tǒng)使用先前的內(nèi)核意味著工程師可以重用過(guò)去的工作，它甚至可能是有利的。不幸的是，如果供應(yīng)商不再支持以前的 LTS 內(nèi)核版本，團(tuán)隊(duì)可能不得不在最新版本上開(kāi)始一個(gè)項(xiàng)目。因此，程序員必須編寫(xiě)更多的代碼，從而進(jìn)一步延遲它們的上市時(shí)間。

ST 通過(guò)系統(tǒng)地支持當(dāng)前和以前的 LTS 內(nèi)核解決了這個(gè)問(wèn)題。因此，團(tuán)隊(duì)具有更大的靈活性。開(kāi)發(fā)人員可能更有信心在較早的內(nèi)核上啟動(dòng)項(xiàng)目以加速開(kāi)發(fā)。此外，STM32 MPU 社區(qū)是詢問(wèn)有關(guān) OpenSTLinux 問(wèn)題的好地方。舉個(gè)例子，這個(gè) ST 社區(qū)成員在構(gòu)建其 Linux 內(nèi)核時(shí)遇到了問(wèn)題。幾個(gè)小時(shí)后，一名 ST 員工回復(fù)了一些提示，另一位社區(qū)成員也提出了其他建議。我們還提供了一個(gè)廣泛的 Wiki，可幫助開(kāi)發(fā)人員入門(mén)。我們還提供研討會(huì)和其他網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)來(lái)協(xié)助工程師。

5. 嵌入式 Linux 發(fā)行版的供應(yīng)商是否提供安全功能？

保護(hù)嵌入式系統(tǒng)的安全既復(fù)雜又至關(guān)重要。工程師們知道，黑客可能會(huì)損害他們的品牌、傷害用戶并可能竊取重要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。但是，如果沒(méi)有負(fù)責(zé)嵌入式 Linux 發(fā)行版的制造商的支持，開(kāi)發(fā)人員必須自己做所有事情。因此，它可能導(dǎo)致延誤和大量投資。

為確保團(tuán)隊(duì)不必經(jīng)歷這些，我們提供了一系列安全解決方案。例如，STM32Trust提供了幫助開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)安全固件更新或安全啟動(dòng)的工具。我們還提供軟件包以利用安全固件和安全模塊安裝。兩者都可以保護(hù)公司在生產(chǎn)過(guò)程中免受知識(shí)產(chǎn)權(quán)盜竊。最后，OpenSTLinux 依賴于 STM32MP1 中的硬件單元，例如那些加速 AES 256 加密和解密操作的單元。

OpenSTLinux 和 STM32MP1 還意味著開(kāi)發(fā)人員可以快速使用基于Arm 可信固件 （TF-A）的安全啟動(dòng)鏈。然后，他們可以啟動(dòng)一個(gè)開(kāi)放式可移植可信執(zhí)行環(huán)境 （OP-TEE）。OP-TEE 對(duì) ST 來(lái)說(shuō)是特殊的，因?yàn)槲覀冏畛蹙帉?xiě)了 Secure OS 并將其反向移植到 Arm v7，然后將其交給ST 合作伙伴計(jì)劃的成員Linaro 。最終，我們的重點(diǎn)是保護(hù)嵌入式系統(tǒng)的所有級(jí)別。

6. 嵌入式 Linux 發(fā)行版的供應(yīng)商是否提供軟件來(lái)擴(kuò)展功能？

剛接觸嵌入式 Linux 的工程師可能會(huì)低估編寫(xiě)應(yīng)用程序的工作量。不管發(fā)行版如何，就是這樣，在開(kāi)發(fā)人員發(fā)布工作程序之前還有很長(zhǎng)的路要走。因此，我們提供擴(kuò)展包來(lái)幫助團(tuán)隊(duì)讓他們的概念驗(yàn)證更快地工作。例如，X-LINUX-AI包含用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)演示的框架和應(yīng)用示例。同樣，X-LINUX-PREDMNT將啟動(dòng)預(yù)測(cè)性維護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。后一個(gè)包包括 AWS IoT Greengrass Edge Computing 服務(wù)并使用 STM32MP1 設(shè)置網(wǎng)關(guān)。該軟件還適用于WireST-SDK和EdgeST-SDK以促進(jìn)邊緣計(jì)算系統(tǒng)的創(chuàng)建。

ST 將使其合作伙伴和客戶能夠提供他們的擴(kuò)展包。與 Yocto recipes 類(lèi)似，這些軟件工具將幫助希望快速發(fā)布應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員。

要了解開(kāi)發(fā)人員如何使用我們的 STM32MP1 作為 AWS 云服務(wù)的網(wǎng)關(guān)，請(qǐng)查看狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)測(cè)性維護(hù)：更快發(fā)送您的第一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的解決方案。

我們?cè)?XR 日會(huì)議期間展示了 X-LINUX-AI 的演示。要了解有關(guān)我們使用的硬件的更多信息，請(qǐng)查看：XR Day Live！關(guān)注塑造我們頭上穿什么的活動(dòng)。?

7. 嵌入式 Linux 發(fā)行版的供應(yīng)商是否提供用于快速原型制作的軟件包？

OpenSTLinux 提供了三個(gè)包。STM32MP1Starter是啟動(dòng)演示和試用我們的開(kāi)發(fā)板的最快方式。它包括多個(gè)固件示例和工具來(lái)安裝我們的 Linux 映像。一旦開(kāi)發(fā)人員希望開(kāi)始編寫(xiě)概念驗(yàn)證或原型設(shè)計(jì)，他們就可以轉(zhuǎn)向STM32MP1Dev，其中包括一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)套件。最后，STM32MP1Distrib提供 OpenSTLinux 板級(jí)支持包 （BSP）。它使團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)建類(lèi)似于 Starter 或 Developers Package 的自定義分發(fā)。

查看我們?cè)诰€發(fā)布的培訓(xùn)課程：視頻：STM32MP1 研討會(huì)或如何欣賞 MPU 設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

現(xiàn)在怎么辦？

對(duì)于許多工程師來(lái)說(shuō)，下一步通常是最困難的：開(kāi)始實(shí)際項(xiàng)目。一旦團(tuán)隊(duì)評(píng)估了他們的需求并回答了這七個(gè)問(wèn)題，規(guī)劃路線圖可能會(huì)令人生畏。這就是我們確保 OpenSTLinux 成為 ST 生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的一部分的原因。我們努力使操作系統(tǒng)成為工程師和開(kāi)源社區(qū)的重要貢獻(xiàn)者。它還具有豐富的功能，可簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)、保護(hù)產(chǎn)品并縮短上市時(shí)間。然而，因?yàn)樗嬖谟?ST 產(chǎn)品組合中，所以 OpenSTLinux 不僅僅是其各個(gè)部分的總和。

熟悉 STM32 MCU 的開(kāi)發(fā)人員可以移植 MCU 代碼并在 STM32MP1 的 Cortex-M4 上使用 RTOS。希望構(gòu)建界面的團(tuán)隊(duì)可以依賴Qt和Crank是 ST 合作伙伴計(jì)劃的成員這一事實(shí)。工程師可以添加屏蔽層來(lái)試驗(yàn)傳感器，嘗試亞千兆赫協(xié)議，或者只是添加新功能，使其與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開(kāi)來(lái)。我們還提供軟件工具來(lái)促進(jìn)定制 PCB 的創(chuàng)建。最終，OpenSTLinux 和 ST 生態(tài)系統(tǒng)的其余部分提供了一種整體方法，力求揭開(kāi)開(kāi)發(fā)的神秘面紗，因此工程師不會(huì)問(wèn)他們?nèi)绾翁岢鲈O(shè)計(jì)，而是他們可以為客戶做些什么。

審核編輯：郭婷