بررسی لینوکس توکار (Embedded Linux) به همراه معرفی کتاب

برنامه نویسی Embedded Linux مدتی است بازار کار رو به رشدی پیدا کرده است و در زمینه‌های مختلفی از استارتاپ‌های IoT تا صنایع سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نتیجه یادگیری آن می‌تواند شما را نسبت به رقبای کاری خود، جلو انداخته و منجر به یافتن یک شغل عالی در شرکت‌های بزرگ و شناخته‌شده بشود.

اما شروع یادگیری یا حرفه‌ای شدن در این زمینه، نیازمند انتخاب منابع آموزش امبدد لینوکس مناسب است. ما در این مقاله 3 تا از بهترین کتاب‌های آموزش لینوکس امبدد در سایت فقط کتاب را که باعث ارتقا چشم‌گیر شما خواهند شد، معرفی می‌کنیم. با ما همراه باشید.

Embedded Linux به چه معناست؟

لینوکس سفارش شده (Embedded Linux) نسخه‌ای ویژه از سیستم‌عامل لینوکس است که برای دستگاه‌هایی با منابع محدود و عملکردهای خاص طراحی شده است. این نسخه معمولاً در سیستم‌های تعبیه‌شده و دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) استفاده می‌شود. امبدد لینوکس نسبت به توزیع‌های لینوکس معمولی (مثل نسخه‌های دسکتاپ یا سرور)، حجم کمتری دارد، مصرف انرژی پایین‌تری دارد و ویژگی‌های آن به‌صورت خاص برای نیازهای همان دستگاه تنظیم شده‌اند.

لینوکس تعبیه‌شده (Embedded Linux) بر اساس همان هسته لینوکس، که از kernel.org در دسترس است، ساخته می‌شود، درست مانند تمام سیستم‌های لینوکس. اما سیستم‌های تعبیه‌شده محدودیت‌های سختی دارند که سیستم‌های سازمانی به سادگی آن‌ها را ندارند؛ این محدودیت‌ها از الزامات قابلیت اطمینان و امنیتی بالاتر تا دسترسی کمتر به منابع و نیاز به پشتیبانی مهندسی که اغلب ۱۰ سال یا بیشتر طول می‌کشد، متغیر است. علاوه بر این، دستگاه‌های تعبیه‌شده معمولاً نیاز دارند که با یکدیگر و با منابع ابری ارتباط برقرار کنند.

بنابراین، لینوکس برای سیستم‌های تعبیه‌شده به بسته‌های اضافی فراتر از هسته اصلی نیاز دارد. اینکه کدام بسته‌های خاص مورد نیاز هستند، بستگی به این دارد که شما قصد ساخت چه چیزی را دارید و بهترین راه‌حل برای موارد استفاده مختلف متفاوت خواهد بود. در نهایت، هر سیستم لینوکس تعبیه‌شده منحصر به فرد است و برای «لبه هوشمند» (intelligent edge) به صورت هدفمند ساخته می‌شود.

ویژگی‌های این سیستم عامل عبارت‌اند از:

مناسب برای وظایف خاص:

سیستم‌های Embedded Linux برای انجام یک وظیفه مشخص و خاص در یک دستگاه طراحی شده‌اند و برخلاف سیستم‌های عمومی، به طور ویژه برای کارکردهای خاص بهینه شده‌اند.

بهینه‌سازی منابع:

سیستم‌های امبدد لینوکس طوری ساخته شده‌اند که روی دستگاه‌هایی با منابع محدود مانند حافظه، قدرت پردازش و فضای ذخیره‌سازی، به شکل بهینه و کارآمد عمل کنند.

قابل شخصی‌سازی:

Embedded Linux قابل تنظیم است و به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد فقط اجزای لازم برای کاربرد خاص خود را انتخاب و بهینه کنند.

متن‌باز بودن:

این سیستم بر پایه هسته لینوکس است که متن‌باز بوده و آزادی عمل، دسترسی به کد منبع و پشتیبانی از جامعه بزرگی از توسعه‌دهندگان را فراهم می‌کند.

پشتیبانی گسترده از سخت‌افزار:

Embedded Linux از طیف وسیعی از معماری‌های سخت‌افزاری  از جمله ARM، x86، MIPS و PowerPC پشتیبانی می‌کند.

بهترین کتاب‌ها برای یادگیری Embedded Linux

ما از بین منابع سایت «فقط کتاب» چند تا از بهترین کتاب‌های آموزش لینوکس امبدد رو معرفی می‌کنیم. این منابع فقط یک کتاب pdf ساده نیستند؛ بلکه منابعی معتبر و حرفه‌ای بوده که حتی در دوره‌های دانشگاهی دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کتاب Mastering Embedded Linux Development

این کتاب آموزش لینوکس امبدد هم به عنوان یک منبع آموزشی و هم به عنوان یک مرجع کامل برای پروژه‌های Embedded Linux شما طراحی شده است. در ویرایش چهارم این کتاب با عناصر پایه‌ای toolchain ،bootloader، کرنل و root filesystem که اساس همه پروژه‌های Embedded Linux را تشکیل می‌دهند آشنا می‌شوید.

ابتدا یاد می‌گیرید چگونه یک Toolchain آماده را دانلود و نصب کنید، سپس هر یک از سه عنصر دیگر را از صفر کامپایل کنید و فرآیند را با استفاده از Buildroot و Yocto Project به‌صورت خودکار انجام دهید.

این کتاب همچنین موضوعاتی مثل به‌روزرسانی نرم‌افزار از راه دور (OTA) و نمونه‌سازی سریع با بردهای افزودنی را پوشش می‌دهد. دو فصل جدید به روش‌های توسعه مدرن مانند بسته‌بندی Python و اجرای برنامه‌های کانتینری اختصاص دارد. در ادامه، فصل‌هایی درباره نوشتن کد چندرشته‌ای و مدیریت بهینه حافظه خواهید خواند. فصول پایانی نیز به شما نشان می‌دهد چگونه کد خود را در فضای کاربر یا کرنل لینوکس اشکال‌زدایی کنید.

علاوه بر دیباگر GNU (GDB)، ابزارهای مختلفی برای ردیابی و پروفایلینگ نیز معرفی شده‌اند تا بتوانید به سرعت نقاط ضعف عملکرد سیستم خود را شناسایی کنید. در پایان این کتاب، قادر خواهید بود دستگاه‌های Embedded Linux امن و کارآمدی بسازید که کاربران شما را راضی نگه دارند.

آنچه در این کتاب آموزش Embedded Linux یاد خواهید گرفت؛ عبارت‌اند از:

• کامپایل متقابل (Cross-Compile) ایمیج‌های embedded linux با Buildroot و Yocto
• فعال‌سازی اتصال Wi-Fi و بلوتوث با استفاده از بسته پشتیبانی برد Yocto
• به‌روزرسانی امن دستگاه‌های IoT در میدان با ابزارهایی مانند Mender یا balena
• نمونه‌سازی افزونه‌های جانبی با اتصال بردهای افزودنی، خواندن نقشه‌های شماتیک و نوشتن برنامه‌های تست
• اجرای برنامه‌های نرم‌افزاری کانتینری شده روی دستگاه‌های لبه شبکه با Docker
• اشکال‌زدایی دستگاه‌ها از راه دور با GDB و اندازه‌گیری عملکرد سیستم با ابزارهایی مانند perf و ply

لینک دانلود کتاب Mastering Linux Device Driver Development

کتاب Embedded Linux Development Using Yocto Project

پروژه Yocto به‌عنوان یکی از بهترین فریم‌ورک‌ها برای توسعه پروژه‌های Embedded Linux شناخته می‌شود که به دلیل ویژگی‌هایی مانند کاهش زمان توسعه و افزایش قابلیت اطمینان و پایداری، از دیگر فریم‌ورک‌ها متمایز است.

کتاب «آموزش Embedded Linux با استفاده از پروژه Yocto» با توضیح جامع و عمیق ابزارهای مختلف پروژه Yocto شروع می‌شود تا به شما در انجام وظایف مختلف مبتنی بر لینوکس کمک کند. سپس به بررسی دقیق Poky و BitBake می‌پردازد و موارد کاربردی برای ساخت زیرسیستم لینوکس با استفاده از این ابزارها را آموزش می‌دهد. مباحثی مانند SDK و recipetool نیز در این کتاب پوشش داده شده‌اند.

با پایان این کتاب، شما یاد می‌گیرید چگونه برای بردهای سخت‌افزاری واقعی تصویر (image) بسازید و اجرا کنید و تجربه عملی در ساخت سیستم‌های لینوکسی بهینه با پروژه Yocto کسب خواهید کرد.

آنچه در این دوره و آموزش Embedded Linux با پروژه Yocto خواهید آموخت:

• درک مفاهیم پایه در گردش کار Poky و تنظیم محیط ساخت Poky
• راه‌اندازی سرور ساخت و سفارشی‌سازی ایمیج‌ها با استفاده از Toaster
• تولید ایمیج‌ها و جایگذاری بسته‌ها در ایمیج‌ها با ابزار BitBake
• پشتیبانی از فرآیند توسعه با تنظیم و استفاده از Package feeds
• رفع اشکال پروژه Yocto با تنظیمات Poky
• ساخت ایمیج برای بردهایی مانند BeagleBone Black، RaspberryPi 3 و Wandboard و راه‌اندازی آن از روی کارت SD

اگر به دنبال آموزش embedded linux یا دوره امبدد لینوکس هستید، این کتاب یکی از منابع کلیدی و کاربردی است که در سایت «فقط کتاب» می‌توانید آن را تهیه کنید و مهارت‌های برنامه نویسی embedded linux خود را ارتقا دهید.

لینک دانلود کتاب Embedded Linux Development Using Yocto Project

کتاب Mastering Linux Device Driver Development

با مطالعه کتاب Mastering Linux Device Driver Development، می‌توانید مهارت‌های خود را برای نوشتن درایورهای اختصاصی دستگاه در سیستم‌عامل لینوکس امبدد بهبود بخشید.

این کتاب به صورت کامل موضوعات مرتبط با هسته لینوکس را پوشش می‌دهد، از جمله فریم‌ورک‌های صوتی و تصویری که معمولاً در منابع دیگر کمتر به آنها پرداخته می‌شود. در این کتاب، با پیچیده‌ترین و تاثیرگذارترین فریم‌ورک‌های هسته لینوکس مانند PCI، ALSA برای SoC و Video4Linux2 (V4L2) آشنا خواهید شد و نکات حرفه‌ای و بهترین شیوه‌ها را یاد می‌گیرید.

همچنین با فریم‌ورک‌های NVMEM و Watchdog نیز آشنا می‌شوید و یاد می‌گیرید چطور از آنها به بهترین شکل استفاده کنید.

پس از تسلط بر ابزارهای کمک‌کننده هسته لینوکس، به سراغ انواع دستگاه‌های خاص مانند Multi-Function Devices (MFD) و در نهایت درایورهای دستگاه‌های صوتی و تصویری خواهید رفت.

آنچه در این کتاب آموزش embedded linux یاد می‌گیرید:

• آشنایی و استفاده از ابزارهای هسته لینوکس برای مدیریت قفل‌ها، تعویق کارها و کنترل وقفه‌ها
• درک زیرسیستم Regmap برای مدیریت دسترسی به حافظه و کار با زیرسیستم IRQ
• تسلط بر زیرسیستم PCI و نوشتن درایورهای قابل اعتماد برای دستگاه‌های PCI
• نوشتن درایورهای کامل چندرسانه‌ای با استفاده از ALSA SoC و فریم‌ورک V4L2
• ساخت درایورهای بهینه از نظر مصرف انرژی با استفاده از فریم‌ورک مدیریت انرژی هسته
• یادگیری استفاده بهینه از زیرسیستم‌های متفرقه هسته مانند NVMEM و Watchdog

لینک دانلود کتاب Mastering Embedded Linux Development

سخن پایانی

در این مقاله تلاش شد تصویری روشن از Embedded Linux و نقش آن در توسعه سیستم‌های توکار ارائه شود. معرفی کتاب‌های تخصصی نیز با هدف ایجاد مسیر یادگیری منسجم و عملی برای علاقه‌مندان صورت گرفت. درک مفاهیم بنیادین، تسلط بر ابزارهای مرتبط و بهره‌گیری از منابع معتبر، سه عنصر کلیدی برای ورود موفق به این حوزه هستند. امیدوارم این مطالب، نقطه‌ آغاز یا تکمیل مناسبی برای مسیر حرفه‌ای شما در زمینه لینوکس توکار باشد.