OpenSTLinux是用于STM32 微處理器的開源 Linux 發(fā)行版。該操作系統(tǒng)可幫助工程團隊更快地進行原型設(shè)計并縮短產(chǎn)品上市時間。因此，它可以作為一種獨特的支持工具，同時也為開源社區(qū)做出貢獻。 很多時候，團隊將 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，我們列出了在開始項目之前需要回答的七個基本問題。這些詢問還將幫助決策者評估他們的需求并決定哪種嵌入式 Linux 發(fā)行版適合他們。實際上，它們代表了旨在減少開發(fā)過程中重大摩擦的開發(fā)人員的指導(dǎo)方針。

正如我們在今年早些時候發(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，這是一個主流的開源發(fā)行版。它包括板級支持包 （BSP）、內(nèi)核、驅(qū)動程序、安全引導(dǎo)鏈、安全操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序框架。無論是來自 MCU 領(lǐng)域還是熟悉 MPU，開發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)是找出最適合他們項目的解決方案。因此，以下問題可作為團隊評估其需求的預(yù)備調(diào)查。

OpenSTLinux 及其貢獻

一、嵌入式Linux發(fā)行版給開發(fā)者帶來了什么？

按照慣例，OpenSTLinux 為 STM32MP1 微處理器提供板級支持包和應(yīng)用程序框架。BSP 包括帶有低級驅(qū)動程序的內(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，開發(fā)人員必須花費大量時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，以確保開發(fā)人員可以更快地選擇驅(qū)動程序并從軟件優(yōu)化中受益。

2. 嵌入式 Linux 發(fā)行版為項目帶來了什么？

嵌入式 Linux 在許多方面都是獨一無二的，其中之一就是需要創(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)行版是開發(fā)過程中最復(fù)雜的階段之一。為了確保開發(fā)人員能夠盡快完成最佳工作，我們與Yocto 項目合作。Yocto 是工業(yè)環(huán)境中用于定制嵌入式 Linux 發(fā)行版的事實上的創(chuàng)建工具。因此，與 Yocto 項目密切合作可以確保團隊獲得項目所需的支持和資源。

ST 合作伙伴計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 的團隊提供培訓(xùn)服務(wù)。當(dāng)項目要求不像工業(yè)應(yīng)用程序那樣嚴(yán)格時，許多開發(fā)人員通常更喜歡后者。無論哪種方式，Bootlin 都可以幫助工程師快速入門。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，因此團隊可以專注于他們的功能。因此，OpenSTLinux 不僅僅是一個簡單的操作系統(tǒng)。它是一個龐大的生態(tài)系統(tǒng)的一部分，將一個項目帶到了終點線。

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3. 嵌入式 Linux 發(fā)行版為開源社區(qū)帶來了什么？

在所有發(fā)布嵌入式 Linux 軟件包的公司中，許多公司不愿與開源社區(qū)廣泛合作，這可能會導(dǎo)致各種問題。例如，它可以限制對硬件的支持，或者它可能意味著安全漏洞仍然未被注意到。結(jié)果，它增加了維護成本并降低了代碼質(zhì)量。硬件供應(yīng)商可以做出的一個真正重要的貢獻是上游他們的驅(qū)動程序。這是制造商上傳其開源驅(qū)動程序以使其成為主要 Linux 代碼庫的一部分的過程。但是，社區(qū)可能需要幾個月甚至一年的時間才能批準(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 基金會試圖解決這個問題。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 致力于與開源社區(qū)密切合作，在過去三年中，我們盡可能多地向上游推廣了我們的驅(qū)動程序。我們還創(chuàng)建了業(yè)內(nèi)最大的內(nèi)部 Linux 開發(fā)團隊之一。今天，大約 95% 的 STM32MP1 驅(qū)動程序位于主要的 Linux 代碼庫中。與社區(qū)合作還可以確保我們繼續(xù)改進我們的解決方案。與傳統(tǒng)驅(qū)動程序相比，應(yīng)用程序?qū)⒃诟L的時間內(nèi)獲得更大的支持。同樣，開發(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丁。因此，由于我們對 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)行版是否有來自其供應(yīng)商和專門社區(qū)的強大支持系統(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)商維護當(dāng)前的 LTS 內(nèi)核，這意味著他們添加功能并發(fā)布錯誤修復(fù)。因此，當(dāng)新內(nèi)核出現(xiàn)時，制造商可能不支持先前版本的最新驅(qū)動程序。因此，工程師必須使用第三方來繼續(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，它可能會變得很麻煩。嵌入式開發(fā)人員通常在以前的 LTS 內(nèi)核版本上啟動項目，這與傾向于支持最新版本的 PC 開發(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，團隊可能不得不在最新版本上開始一個項目。因此，程序員必須編寫更多的代碼，從而進一步延遲它們的上市時間。

ST 通過系統(tǒng)地支持當(dāng)前和以前的 LTS 內(nèi)核解決了這個問題。因此，團隊具有更大的靈活性。開發(fā)人員可能更有信心在較早的內(nèi)核上啟動項目以加速開發(fā)。此外，STM32 MPU 社區(qū)是詢問有關(guān) OpenSTLinux 問題的好地方。舉個例子，這個 ST 社區(qū)成員在構(gòu)建其 Linux 內(nèi)核時遇到了問題。幾個小時后，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。我們還提供了一個廣泛的 Wiki，可幫助開發(fā)人員入門。我們還提供研討會和其他網(wǎng)絡(luò)研討會來協(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，黑客可能會損害他們的品牌、傷害用戶并可能竊取重要的知識產(chǎn)權(quán)。但是，如果沒有負(fù)責(zé)嵌入式 Linux 發(fā)行版的制造商的支持，開發(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。

為確保團隊不必經(jīng)歷這些，我們提供了一系列安全解決方案。例如，STM32Trust提供了幫助開發(fā)人員實現(xiàn)安全固件更新或安全啟動的工具。我們還提供軟件包以利用安全固件和安全模塊安裝。兩者都可以保護公司在生產(chǎn)過程中免受知識產(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 還意味著開發(fā)人員可以快速使用基于Arm 可信固件 （TF-A）的安全啟動鏈。然后，他們可以啟動一個開放式可移植可信執(zhí)行環(huán)境 （OP-TEE）。OP-TEE 對 ST 來說是特殊的，因為我們最初編寫了 Secure OS 并將其反向移植到 Arm v7，然后將其交給ST 合作伙伴計劃的成員Linaro 。最終，我們的重點是保護嵌入式系統(tǒng)的所有級別。

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

剛接觸嵌入式 Linux 的工程師可能會低估編寫應(yīng)用程序的工作量。不管發(fā)行版如何，就是這樣，在開發(fā)人員發(fā)布工作程序之前還有很長的路要走。因此，我們提供擴展包來幫助團隊讓他們的概念驗證更快地工作。例如，X-LINUX-AI包含用于計算機視覺演示的框架和應(yīng)用示例。同樣，X-LINUX-PREDMNT將啟動預(yù)測性維護和狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用。后一個包包括 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以促進邊緣計算系統(tǒng)的創(chuàng)建。

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

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

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

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 提供了三個包。STM32MP1Starter是啟動演示和試用我們的開發(fā)板的最快方式。它包括多個固件示例和工具來安裝我們的 Linux 映像。一旦開發(fā)人員希望開始編寫概念驗證或原型設(shè)計，他們就可以轉(zhuǎn)向STM32MP1Dev，其中包括一個軟件開發(fā)套件。最后，STM32MP1Distrib提供 OpenSTLinux 板級支持包 （BSP）。它使團隊能夠創(chuàng)建類似于 Starter 或 Developers Package 的自定義分發(fā)。

查看我們在線發(fā)布的培訓(xùn)課程：視頻：STM32MP1 研討會或如何欣賞 MPU 設(shè)計的復(fù)雜性。

現(xiàn)在怎么辦？

對于許多工程師來說，下一步通常是最困難的：開始實際項目。一旦團隊評估了他們的需求并回答了這七個問題，規(guī)劃路線圖可能會令人生畏。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)成為工程師和開源社區(qū)的重要貢獻者。它還具有豐富的功能，可簡化開發(fā)、保護產(chǎn)品并縮短上市時間。然而，因為它存在于 ST 產(chǎn)品組合中，所以 OpenSTLinux 不僅僅是其各個部分的總和。

熟悉 STM32 MCU 的開發(fā)人員可以移植 MCU 代碼并在 STM32MP1 的 Cortex-M4 上使用 RTOS。希望構(gòu)建界面的團隊可以依賴Qt和Crank是 ST 合作伙伴計劃的成員這一事實。工程師可以添加屏蔽層來試驗傳感器，嘗試亞千兆赫協(xié)議，或者只是添加新功能，使其與競爭對手區(qū)分開來。我們還提供軟件工具來促進定制 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，力求揭開開發(fā)的神秘面紗，因此工程師不會問他們?nèi)绾翁岢鲈O(shè)計，而是他們可以為客戶做些什么。

審核編輯：郭婷