RT5 | Programmation temps réel avec Zephyr |
Real-time programming applied to the Zephyr operating system
Objectifs
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- Cours théorique
- Support de cours imprimé et au format PDF (en anglais).
- Le formateur répond aux questions des stagiaires en direct pendant la formation et fournit une assistance technique et pédagogique.
- Activités pratiques
- Les activités pratiques représentent de 40% à 50% de la durée du cours.
- Elles permettent de valider ou compléter les connaissances acquises pendant le cours théorique.
- Exemples de code, exercices et solutions
- Un PC (Linux ou Windows) par binôme de stagiaires (si plus de 6 stagiaires) pour les activités pratiques avec, si approprié, une carte cible embarquée.
- Le formateur accède aux PC des stagiaires pour l'assistance technique et pédagogique.
- Une machine virtuelle préconfigurée téléchargeable pour refaire les activités pratiques après le cours
- Au début de chaque demi-journée une période est réservée à une interaction avec les stagiaires pour s'assurer que le cours répond à leurs attentes et l'adapter si nécessaire
- Bonne maîtrise du langage C (voir notre cours cours oL2 - Langage C pour les MCUs embarqués)
- Durée totale : 5 jours
- De 40% à 50% du temps de formation est consacré aux activités pratiques qui servent à valider la bonne compréhension des concepts enseignés.
- Tout ingénieur ou technicien en systèmes embarqués possédant les prérequis ci-dessus.
- Les prérequis indiqués ci-dessus sont évalués avant la formation par l'encadrement technique du stagiaire dans son entreprise, ou par le stagiaire lui-même dans le cas exceptionnel d'un stagiaire individuel.
- Les progrès des stagiaires sont évalués de deux façons différentes, suivant le cours:
- Pour les cours se prêtant à des exercices pratiques, les résultats des exercices sont vérifiés par le formateur, qui aide si nécessaire les stagiaires à les réaliser en apportant des précisions supplémentaires.
- Des quizz sont proposés en fin des sections ne comportant pas d'exercices pratiques pour vérifier que les stagiaires ont assimilé les points présentés
- En fin de formation, chaque stagiaire reçoit une attestation et un certificat attestant qu'il a suivi le cours avec succès.
- En cas de problème dû à un manque de prérequis de la part du stagiaire, constaté lors de la formation, une formation différente ou complémentaire lui est proposée, en général pour conforter ses prérequis, en accord avec son responsable en entreprise le cas échéant.
Plan du cours
- Base real time concepts
- The Real Time constraints
- Multi-task and real time
- Tasks and Task Descriptors
- Content of the task descriptor
- List of task descriptors
- Context Switch
- Zephyr Project
- Zephyr Ecosystem
- Why use Zephyr
- Install and use Zephyr
- Build and Configuration Systems
- West
- CMake
- Kconfig and configuration overlay
- Configuration tools: menuconfig and guiconfig
- Operation without Threads
- GPIO
- Random Number Generation
- Utilities
- Data Structures
- Single-linked List
- Double-linked List
- Ring Buffers
Exercise : | Hello World from Zephyr, configure and blink LEDs using Zephyr | |
Exercise : | Manage Zephyr linked list and understand container_of macro |
- Task Scheduling and Preemption
- Tick based or tickless scheduling
- Scheduling systems and schedulability proof
- Fixed priorities scheduling
- RMA and EDF scheduling
- Scheduling through Zephyr
- Scheduling Algorithm
- Cooperative Time Slicing
- Preemptive Time Slicing
- Thread Control Block
- Creating Threads
- Threads Priorities
- Thread States
- Main and Idle Threads
- Delays
- Changing Thread Priority
- Suspending Threads
- Kernel Structures
- Simple linked-list ready queue
- Red/black tree ready queue
- Traditional multi-queue ready queue
- Thread Custom Data
- Scheduling Traces
- Runtime Statistics
- User-Defined Tracing
- Percepio Tracealyzer
Exercise : | Create and manage threads | |
Exercise : | Create periodic threads | |
Exercise : | Create config overlay for visual trace diagnostics using Tracealyzer |
- Memory Managers
- Dynamic memory managers
- K_heap
- System heap
- Memory Slabs
- Memory Blocks
- Heap Listeners
- Thread Resource Pools
- Stack Overflow detection
- User Mode
- Memory Domains
Exercise : | Understand dynamic memory allocation in Zephyr | |
Exercise : | Display threads information and detect stack overflow |
- Mutual Exclusion
- Critical Sections
- Mutexes
- Gatekeeper threads
- Atomic
- Lock-Free Data Structures
- SpinLocks
Exercise : | Implement mutual exclusion between threads |
- Synchronization
- Semaphores
- The Readers/Writer Problem
- Condition variables
- Events and Event Groups
- Polling
Exercise : | The producer-consumer problem, synchronize and avoid concurrent access problems | |
Exercise : | Understanding event bit group by synchronizing several threads |
- Message Queues
- Pipes
- Queues
- FIFOs
- LIFOs
- Mailboxes
- Stacks
- Zephyr Bus (Zbus)
Exercise : | Create a print gatekeeper thread using message queue |
- Threads and Interrupts
- Interrupts in zephyr
- Interrupts on ARM Cortex-M
- Handler thread
- Queue within an ISR
- Workqueue Threads
- Power Management
Exercise : | Understand how to wait on multiple events and interrupt safe APIs | |
Exercise : | Understand how to pass data using Queues from an interrupt to a thread | |
Exercise : | Create and submit work items from interrupts to custom WorkQueue |
- Timers
- Defining a Timer
- Using a Timer Expiry Function
- Timer types
- One-shot timers
- Auto-reload timers
- Timer Commands
Exercise : | Understand the use of one-shot and auto-reload timers |
- Why to use modules?
- Module structure
- Out-of-tree module
- YAML files
- Module CMakeLists.txt
- How to add and use custom Kconfigs
Exercise : | Create a simple hello world module | |
Exercise : | Create a module that uses custom Kconfig options |
- Introduction to Device Drivers
- Overview of the Zephyr device driver model
- Standard Drivers
- The struct device
- Subsystems
- API Extensions
- Initialization Levels
- Dependencies between device drivers
- Define devices programmatically
- Adding In-Tree Code to Zephyr Source Code
Exercise : | Create a driver that respects the Zephyr Device Driver Model and define devices | |
Exercise : | Writing in-tree drivers |
- Overview of Device Tree (DT) and its role in Zephyr
- Device Tree VS Kconfig
- Device Tree node structure
- Device Tree bindings
- Overlay and yaml files
- APIs to access device tree properties
- Write device drivers using device tree APIs
- Device Tree in Zephyr VS Linux
Exercise : | Create a driver that uses custom device tree and Kconfig |