ETUDE ET MISE EN ŒUVRE DE MAEMO SUR TABLETTE NOKIA N810 PILOTAGE D UN CAPTEUR DE TEMPERATURE

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1 ETUDE ET MISE EN ŒUVRE DE MAEMO SUR TABLETTE NOKIA N810 PILOTAGE D UN CAPTEUR DE TEMPERATURE Elaboré par : BOUHLILA Salma - GHAZOUI Fatima zahra- GUAN Wang - MALLOULI Mariem Encadré par : Mr KADIONIK patrice 2010/2011

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3 Sommaire Introduction et contexte d étude:... 4 I. Environnement de développement : Tablette NOKIA 810: L environnement de développement Maemo : Travail à faire : Processus de compilation d une application : Installation de l environnement Scratchbox : Installation d un SDK : II. Test de Scratchbox et utilisation des bibliothèques GTK : Test de Scratchbox : Utilisation de l interface graphique avec les bibliothèques logicielles GTK III. Mise en place d USBNET : Préparation de l environnement de travail : Test de la connectivité usbnet : IV. Installation des applets openssh-client et openssh_server sur l hôte et la cible: V. Connecter la cible à l hôte via ssh pour piloter le capteur de température : Conclusion :

4 Introduction et contexte d étude: La tablette Nokia N810 est une tablette internet qui permet aux utilisateurs de lisibilité depuis un PC comme un disque externe par câble micro USB. La Nokia N810 tourne sur Maemo qui est une plateforme de développement utilisée par les appareils mobiles et notamment par les autres tablettes de Nokia comme le N770, N800, N810 et N900. Dans le cadre de notre projet, nous étions amenés à manipuler cette tablette et travailler dans l environnement de développement Maemo et ceci dans le but d établir une connexion usbnet qui permet la communication entre la tablette et la machine hôte, chose qui peut faciliter le partage d internet, rsh (remote shell), partage de fichier etc. Notre objectif à travers cette connexion est de développer une application de contrôle de capteurs sur la tablette. Pour ce faire, nous avons commencé par établir un environnement de développement qui nous permettra de créer l application à travers l installation de SDK le kit de développement fourni par Nokia et qui nécessite a sont tour un environnement de cross compilation afin de pouvoir compiler les applications développées sur la tablette, donc l utilisation de l application de développement Scratchbox est obligatoire. L environnement de développement étant mis en place, nous somme passés à la deuxième étape de notre projet à savoir la mise en place de la connexion usbnet entre la tablette et la machine hôte par ssh et ceci pour récupérer le résultat de l application. Finalement, on réalise une interface graphique pour l application sur la tablette en utilisant la bibliothèque QT. 4

5 I. I. Environnement de développement : Cette partie concerne la documentation élaborée tout au long du projet et qui justifie le choix de notre environnement de développement ainsi que les périphériques utilisés. 1. Tablette NOKIA 810: Le Nokia N810 est un ordinateur de poche orienté internet de Nokia, muni d'un clavier escamotable, d'un écran tactile haute résolution, d'une webcam, d'un GPS et pré-installé avec un système d'exploitation basé sur Linux Le choix du tablet PC N810 et non pas un autre est due au fait qu on est à la recherche d un périphérique sous GNU/Linux et qui possède une plateforme de développement, chose qui n est pas facile. Le N810 possède les caractéristiques suivantes : - un processeur à 400 MHz basé sur une architecture ARM, intégrant un DSP et un processeur graphique (GPU). - Ecran tactile Mo + 2 Go de mémoire de stockage Mo de RAM. - Connectivité Wifi. - Bluetooth Un connecteur Micro USB 2.0 pour connexion à une machine hôte. - GPS intégré. 5

6 Le N810 fonctionne sous un environnement appelé «Maemo», c est un GNU/Linux intégrant Gnome. On dispose d un environnement connu pour les utilisateurs Debian/Ubuntu : - Noyau Linux - Shell et bibliothèque standards - Gestion de paquet APT/DPKG - Composants GNOME - Framework classique GTK+/GNOME. La philosophie de développement est de fournir un SDK open source et les applications peuvent ainsi être facilement portées de GNU/Linux Maemo y compris notre application. 2. L environnement de développement Maemo : «Maemo» est une plateforme de développement pour les appareils mobiles. Elle est utilisée, comme on l a déjà dit, par les tablettes internet Nokia N770, N800, N810 et N900. C est un environnement permettant de porter facilement et rapidement les applications. 6

7 Le développement de Maemo est fait avec l'outil de cross compilation Scratchbox qu on définira après. La structure de Maemo est la suivante : Hildon Matchbox Applications GTK+ Qt D-Bus X Window System Debian Linux 3. Travail à faire : Bien que la tablette Nokia utilise un système GNU/Linux, plusieurs différences existent entre un ordinateur classique de bureau et cette dernière, ils ne sont pas basés sur la même architecture. En effet, un ordinateur classique est généralement constitué d un processeur compatible x86 alors qu un Nokia est basé sur un processeur ARM comme on l a déjà vu. Il est donc facile de comprendre que l on ne peut pas utiliser un compilateur GCC classique pour créer une application pour le N810. Pour ce ci, il faut utiliser un environnement de cross-compilation. Le système d exploitation des tablettes étant un GNU/Linux, Nokia fournit un SDK (Software Development Kit) contenant tous les éléments qui ont permis la réalisation de leur système. Ce Kit peut-être téléchargé gratuitement. Afin de le mettre en œuvre, il est nécessaire d utiliser un environnement de cross-compilation. En effet, le compilateur 7

8 fournit dans le SDK permet de compiler des applications pour les tablettes, mais nécessite lui-même d être sur cette architecture pour pouvoir fonctionner. Ainsi, pour pouvoir simuler cette architecture, l utilisation de l environnement Scratchbox est obligatoire. Cet environnement ne permet pas seulement de simuler les tablettes de Nokia, mais également tout autre système basé sur GNU/Linux et dont l émulation sur l ordinateur est possible. En effet, le principe de Scratchbox est de faire tourner les applications de la tablette grâce à un émulateur nommé Qemu. Il est donc possible de créer un système pour toutes les architectures supportées par cet émulateur. 4. Processus de compilation d une application : Maintenant que le contexte est bien défini, le processus de développement devient très simple. Il suffit de respecter les étapes suivantes afin d obtenir un résultat satisfaisant : - Installation de la Scratchbox - Installation du SDK - Création d une application - Transfert sur la tablette cible 5. Installation de l environnement Scratchbox : La scratchbox est un environnement de build particulièrement adapté au développement d application pour du Linux embarqué. Ses points forts sont les suivant : - Possibilité de créer rapidement des cibles pour différents processus principalement x86 et ARM. - La cross-compilation se fait dans un environnement «chrooté», dans lequel on dispose des mêmes versions des bibliothèques que celles de la cible. - On peut exécuter directement dans la Scratchbox des programmes destinés à la cible. Alors comment installe-t-on Scratchbox? 8

9 Installation : Il faut tout d abord commencer par télécharger les paquets Hathor disponibles. Dans le cas des tablettes de Nokia, les packages nécessaires sont les suivants : - scratchbox-core : Cœur de l environnement - scratchbox-libs : Bibliothèque pour utiliser la Scratchbox - scratchbox-devkit-cputrans : Emulateur Qemu - scratchbox-devkit-debian : Scripts de démarrage pour Debian - scratchbox-toolchain-cs2005q3.2-glibc-arm : Compilateur pour ARM - scratchbox-toolchain-cs2005q3.2-glibc-i386 : Compilateur pour i386 Une fois ces packages téléchargés, il faut les installer. Pour cela, il suffit d appliquer la commande en super-utilisateur : $ dpkg i*.deb Maintenant on passe à l exécution du script d installation : /scratchbox/run_me_first.sh On utilise la scatchbox comme si on se connectait sur une machine physique : on obtient un shell et on est placé dans un répertoire personnel. Il faut donc que la scratchbox connaisse le ou les utilisateurs pour ce ci il faut créer des comptes. $ /scratchbox/sbin/sbin_adduser group Voilà, l environnement est configuré, il n y a plus qu à l utiliser. Pour se connecter à cet environnement, vous devez être logué avec l utilisateur ajouté et lancer la commande : $ /scratchbox/login 9

10 On obtient ceci : Comme le montre l image, l environnement se lance très facilement. On remarque tout de suite la dernière ligne «sb-conf : No current target». En effet, nous n avons pas encore installé de SDK, il est donc normal que l environnement ne le trouve pas. 6. Installation d un SDK : L environnement de développement maemo exécuté sur le bureau est appelé maemo SDK. Il sert à installer et exécuter le système d exploitation Linux. Les SDK sont fournis par Nokia en partenariat avec Maemo. Ils sont disponibles sur le site internet de ce dernier. Pour l installer il faut bien avoir la bonne version adapté à l application pour ne pas avoir de problèmes d exécution. Une fois téléchargé, il est conseillé (pour la suite) de placer l archive dans le dossier «/scratchbox/packages». Puis l étape d installation du SDK peut commencer via la commande «sb-menu» dans l environnement de cross- compilation. Les images ci-dessous décrivent les différentes étapes à suivre. $ sb-menu 10

11 Installation d une cible Création de la nouvelle cible Nom de cible 11

12 Sélection du compilateur Sélection de tous les packages Lancement des applications compilées avec l émulateur Qemu Extraction d un SDK 12

13 SDK téléchargé sur le site de «Maemo» au préalable Choix du SDK Confirmation de l installation Installation de tous les composants du SDK 13

14 Redémarrage de l environnement avec la nouvelle cible Cible configurée Le SDK est installé et la Scratchbox s est relancée en utilisant les nouveaux paramètres.. 14

15 II. Test de Scratchbox et utilisation des bibliothèques GTK : 1. Test de Scratchbox : Afin de tester le bon fonctionnement de Scratchbox installé au préalable on utilise un simple programme d affichage «hello.c» écrit en C. Ce programme peut etre ecrit dans l environnement Scratchbox avec un éditeur de texte en comme nano : [sbox-diablo_x86: ~] > nano helloworld.c Le programme helloworld est un simple programme d affichage en C : #include <stdio.h> /* printf */ int main(int argc, char** argv) { printf("hello world\n"); return 0; } On compile ce programme dans l environnement Scratchbox avec la commande gcc g -wall pour récupérer toutes les erruers et warnings retournées par le compilateur. Le programme s exécute sans erreurs d où le bon fonctionnement de Scratchbox. [sbox-diablo_x86: ~] > gcc -Wall -g helloworld.c -o helloworld [sbox-diablo_x86: ~] >./helloworld Hello world 15

16 2. Utilisation de l interface graphique avec les bibliothèques logicielles GTK. 1.1 Les bibliothèques GTK: GTK est un ensemble de bibliothèques logicielles contenants des fonctions informatiques dont le but est de réaliser des interfaces graphiques, ces bibliothèques sont écrites en langage C mais utilisent le modèle de la programmation orientée objet, elles sont utilisées en général utilisées pour le traitement d images mais peuvent etre utilisées dans de nombreux projets. 2.1 Utilisations de GTK : Nous allons par la suite exécuter le même programme d affichage précédent mais en utilisant cette fois-ci la bibliothèque GTK, donc le programme précédent est modifié de la manière suivante : #include <stdlib.h> /* EXIT_* */ #include <gtk/gtk.h> int main(int argc, char** argv) { GtkWindow* window; GtkLabel* label; gtk_init(&argc, &argv); window = g_object_new(gtk_type_window, "border-width", 12, "title", "Hello GTK+", NULL); label = g_object_new(gtk_type_label, "label", "Hello World!", NULL); gtk_container_add(gtk_container(window), GTK_WIDGET(label)); gtk_widget_show_all(gtk_widget(window)); g_print("main: calling gtk_main\n"); gtk_main(); g_print("main: returned from gtk_main and exiting with success\n"); return EXIT_SUCCESS; } Afin que le programme fonctionne, on doit dire au compilateur ou se trouve la bibliothèque GTK, ainsi que lui passer quelques flags spéciaux pour assurer 16

17 l utilisation des paramètres de compilations appropriés. Pour ce faire on utilise un logiciel qui fournit une interface unifiée pour interroger les bibliothèques installées lors de la compilation de code source qui utilise une de ces bibliothèques et qui permet l édition de liens. Ce logiciel est le pkg-config, on l utilise de la manière suivante : [sbox-diablo_x86: ~] > gcc -Wall -g gtk_helloworld-1.c \ `pkg-config --cflags gtk+-2.0` -o gtk_helloworld-1 \ `pkg-config --libs gtk+-2.0` [sbox-diablo_x86: ~] > Pour exécuter le programme d affichage, il faut tout d abord installer le serveur Xephyr qui, étant un serveur X qui fonctionne dans le vrai serveur X de la session sbox, nous permettra de détourner l erreur d authentification lors de la connexion au serveur X de la session. Le serveur Xephyr étant installé, on le lance avec la commande suivante : user@system:~$ Xephyr :2 -host-cursor -screen 800x480x16 -dpi 96 -ac \ -extension Composite Les paramètres imposés permettent de imposer au serveur Xephyr de commencer l affichage au nombre (:2), déterminer la taille que devrait avoir l écran, combien de bits utiliser pour l information sur les couleurs, la résolution de la tablette pour avoir un affichage adapté a la Nokia N810. Ceci fait, et le serveur Xephyr etant lancé, on retourne à sbox et on précise que la valeur de la variable DISPLAY à 2 vu que c est à partir de cette valeur que le serveur que l on a imposé que le serveur Xephyr commence : [sbox-diablo_x86: ~] > export DISPLAY=:2 [sbox-diablo_x86: ~] >./gtk_helloworld-1 main: calling gtk_main 17

18 L étape suivante consiste à mettre en place un environnement graphique afin d avoir l écran d affichage graphique. Pour lancer l écran graphique, on utilise le Framework d application inclus dans SDK de la manière suivante : [sbox-diablo_x86: ~] > af-sb-init.sh start Sample files present. Starting DBUS system bus Starting D-BUS session bus daemon Starting Maemo Launcher: maemo-launcher maemo-launcher: error rising the oom shield for pid=4847 status=5632. Starting Sapwood image server Starting Matchbox window manager sapwood-server[4858]: GLIB INFO default - server started Starting clipboard-manager Starting Keyboard maemo-launcher: invoking '/usr/bin/hildon-input-method.launch' Starting Hildon Desktop maemo-launcher: invoking '/usr/bin/hildon-desktop.launch'.. listing cut for brevity.. [sbox-diablo_x86: ~] > Ceci lance l écran suivant : 18

19 On essaie à présent d exécuter le programme d affichage Helloworld dans le Framwork d application et ceci avec la commande run-standalone.sh./gtk_helloworld-1 dans le sbox. On obtient l affichage suivant : 19

20 III. III. Mise en place d USBNET : Il s agit dans cette étape d établir la connexion dite Usbnet entre la machine hôte et la tablette Nokia étant la cible de notre application. L Usbnet relie les deux par le protocole IP à travers le câble usb d où le nom Usbnet, et ce pour faciliter l accès rapide à la tablette, la copie de fichiers l authentification ssh à distance, l usage de NFS et le débogage à distance. 1. Préparation de l environnement de travail : L installation de quelques paquets supplémentaires est nécessaire comme openssh et ce parce que certaines instructions Linux du coté hôte sont seulement pour Debian et peuvent ne pas marcher sur d autres distributions. Comme l accès root du shell est nécessaire pour pouvoir communiquer via usbnet, tout d abord on télécharge le script rootsh pour la tablette Nokia via internet. La tablette a l avantage de pourvoir se connecter sur les réseaux wifi et notamment celui de l Enseirb. On suit les directives de la tablette servant à installer le rootsh. Après l avoir fait, on lance un terminal sur la tablette existant dans la liste de services qu offre cette tablette. On par défaut en mode utilisateur et s il on veut se mettre en mode root, on tape : $ sudo gainroot 20

21 Ensuite, on s assure que le câble usb est bien débranché et on charge le module g_ether.ko qu on a cherché grâce à la commande find sur la tablette, il faut taper la commande suivante deux fois : /sbin/insmod /mnt/initfs/lib/modules/ omap1/g_ether.ko Puis on active l interface réseau usb0 : # ifup usb0 Sur ce même terminal, on vérifie si la tablette est préconfiguré pour l usbnetworking sinon on est contraint d ajouter ces quelques lignes au fichier /etc/network/interfaces. On configure la tablette Nokia sur la connexion usb0 puis on précise notre machine hôte grâce à la 2 ème commande. /sbin/ifconfig usb netmask /sbin/route add -host usb0 On vérifie la connectivité usb0 sur la tablette. #ipconfig usb0 Sur la machine hôte, on charge le module cdc_ether : #modprobe cdc_ether On connecte la tablette Nokia810 à l hôte machine via usb puis on tape les commandes suivantes pour configurer l hôte sur la connexion usb0 puis on précise notre cible grâce à la 2 ème commande : $ifconfig usb netmask $route add usb0 21

22 2. Test de la connectivité usbnet : On vérifie la connectivité usb sur l hôte : $ifconfig usb0 Testons maintenant la connexion entre hôte et cible via usb, autrement dit Usbnet. Sur le terminal de l hôte : $ ping (IP de la cible Nokia) PING ( ) 56(84) bytes of data. 64 bytes from : icmp_seq=1 ttl=245 time=79.8 ms... Le pc hôte est connecté par usbnet à la tablette avec succès. Sur la tablette Nokia: #ping (adresse IP de l hôte) IV. Installation des applets openssh-client et openssh_server sur l hôte et la cible: Tout d abord, installons les applets openssh-server et openssh-client sur la machine hôte : $sudo apt-get install openssh-servier openssh-client Ensuite, sur la tablette Nokia, on télécharge les deux applets openssh et openserver pour le système maemo sur l adresse web Après les avoir installés en utilisant le gestionnaire d applications sur le Nokia N810, on précise le mot de passe du root qui est lui-même root. 22

23 V. Connecter la cible à l hôte via ssh pour piloter le capteur de température : D abord, on branche le i-bouton contenant le capteur de température au pc de développement portable (OS : Ubuntu 10.10). Par contre pour notre pc portable, on a du utiliser un adaptateur comme l indique la photo : Donc il faut changer le fichier du pilote de ttys0 à ttyusb0, on compile le pilote de périphérique et on l exécute pour démarrer le ibutton. #./go #./temp /dev/ttyusb0 Le résultat est le suivant : BC63CA C est-à-dire la température de l air ambiant à coté du capteur est de 23 maintenant. S il n y a pas de résultat qui sort, il faut vérifier les droits sur le fichier du pilote de périphérique ttyusb0 qu on peut changer grâce à la commande $Sudo chmod 755 /dev/ttyusb0 23

24 Sur la tablette nokia, on se connecte sur le pc de développement via ssh : #ssh wang@ Après avoir saisi le mot de passe du compte d utilisateur wang, la connexion se fait avec succès. Ensuite, on exécute l application de calcul de température sur la tablette Nokia #./temp /dev /ttyusb0 On peut voir le résultat de température à partir de la tablette est de 23 sur l image suivante : 24

25 Conclusion : Notre sentiment général à travers ce projet est celui d un réel avancement et une acquisition certaine de connaissances à la fois technique et fonctionnelles. En effet, ce projet, effectué en groupe, nous a permis d apprendre à travailler en équipe et à rassembler nos connaissances afin de le mener à bien, chose qui caractérise le métier d ingénieur. De part ce coté, ce travail nous a permis une consolidation et application des connaissances théoriques acquises en cours des systèmes embarqués et spécialement celles concernant linux embarqué, des connaissances auxquelles se sont ajoutées les informations trouvées grâce à la documentation par internet ou autres. En plus de l aspect technique, un autre aspect a été senti pendant ces trois mois de projet, celui de la gestion de projet et tout ce qu elle implique comme gestion de temps, répartition des taches et évaluation de l avancement. 25

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