Прошивка и создание программного окружения ПЛК архитектуры ARM
Широкое распространение во встраиваемых решениях получила архитектура ARM благодаря её сравнительно высокой производительности в сочетании с низким энергопотреблением и ценой. С целью выполнения плановой задачи обеспечения аппаратной многоплатформенности система OpenSCADA была адаптирована к сборке и работе на оборудовании ARM-архитектуры. Так, были выполнены проекты Сборка проекта OpenSCADA для мобильных устройств фирмы Nokia (N800, N900, N950) и Сборка OpenSCADA и прошивки для ARM-контроллеров фирмы ICP DAS (LP-5141). Целью данного раздела является систематизация методик и отслеживание проблем создания сборок OpenSCADA и прошивок программного окружения в целом для различного встраиваемого оборудования архитектуры ARM.
Особенностью ARM архитектуры является отсутствие обязательной аппаратно-зависимой программной системы первичной инициализации и конфигурации оборудования, характерной для x86 архитектур, — BIOS, а структура аппаратной конфигурации обычно содержит: центральный процессор (CPU), встроенную оперативную и флешь-память, а также ряд встроенного оборудования на стандартных шинах системного уровня. При этом флешь и оперативная память находятся в общем адресном сегменте. Инициализация такой системы программным окружением осуществляется загрузкой исполняемого кода непосредственно на встроенную флешь-память.
Для работы вычислительных функций OpenSCADA да и многих сопутствующих библиотек и программ важна производительность вычислений с плавающей точкой. Особенностью процессоров архитектуры ARM является простота ядра процессора и необязательное наличие расширений вроде математического сопроцессора. Как следствие производительность на операциях с плавающей точкой сильно зависит от конкретно взятого процессора, а также способа эмуляции вычислений с плавающей точкой, в случае отсутствия сопроцессора вообще. На процессорах ARM-архитектуры встречаются два формата работы с плавающей точкой: FPA и VFP. Формат FPA является устаревшим и встречался в виде аппаратной реализации с ядрами ARM до семейства StrongARM(ARMv4). Ядра ARM семейства XScale(ARMv5TE) вообще не комплектовались математическим сопроцессором. А ядра ARM, начиная с семейства ARM11(ARMv6) комплектуются математическим сопроцессором формата VFP. В тоже время ARM процессора с архитектурой версии ARMv5 до сих пор широко распространены, а значит вопрос производительности математических вычислений для них сводится к производительности эмуляции формата FPA или VFP. В случае с окружением ОС Linux эмуляция FPA обычно осуществляется ядром Linux путём обработки исключений процессора при вызове FPA команд. Программная эмуляция в математической библиотеке обычно встречается с форматом VFP для чего требуется пересборка всех программ. При этом эмуляция FPA посредством исключений хуже по производительности программной эмуляции VFP почти на порядок. Сравнить производительность вычислений с плавающей точкой на разных архитектурах, процессорах и способах эмуляции можно в приложении 1.
Типовое программное окружение на основе ОС Linux, для оборудования на основе ARM, представляет из себя: Загрузчик UBoot, Ядро Linux и Корневую Файловую Систему (КФС). Загрузчик UBoot грузится в нулевой сектор флешь-памяти, а его настройки хранятся в первом. Со второго сектора загружается код ядра, а сразу после него КФС. КФС обычно оформляется в виде файловой системы JFFS2 или UbiFS, которые оптимизированы для работы на блочных устройствах — флешь памяти с ограниченным ресурсом записи. Примеры разбивки блочного устройства (флешь-памяти) для LP-5141 и TionPro270 представлены ниже:
Корневая файловая система содержит типовое UNIX-дерево с рабочими программами, библиотеками и другими файлами. Основой любой программы или библиотеки являются системные библиотеки GLibC или UClibC. OpenSCADA адаптирована для сборки и работы с "GLibC" версии >= 2.3. "UClibC", созданная как облегчённая версия "GLibC" для встраиваемых систем, содержит ряд ограничений и до сих пор не реализует или содержит ошибки в реализации для ряда функций.
КФС и программное окружение на основе Linux может поставляться вместе с ARM-оборудованием и содержать закрытые бинарные библиотеки, модули ядра Linux и т.д. В таком случае независимая сборка и замена исходного программного окружения становится непрактичной, поскольку приводит к потере исходной функциональности. Однако часто встречается ситуация поставки оборудования ARM без исходного программного окружения или с окружением, которое не содержит закрытого кода и которое может быть заменено. Примером первого случая является контроллер LP-5141 и подобные фирмы "ICP DAS", которые содержат бинарную сборку библиотеки API специализированного оборудования (libi8k) и модули ядра Linux для его инициализации. Примером второго случая является одноплатный компьютер 
Тион-Про270, создание программного окружения и сборки OpenSCADA для архитектуры ARM которого будем рассматривать ниже.
Инструменты сборки ядра Linux и рабочих окружений под разные целевые архитектуры
Сформировать Linux КФС можно на основе готовых пакетов существующего бинарного дистрибутива, пакетов исходных текстов существующего дистрибутива, а также собрать из оригинальных исходных текстов посредством ToolChain в одной из сборочных систем.
Сборка программ или целой КФС для архитектур, отличных от x86 и x86_64, обычно осуществляется посредством кросскомпиляции с использованием утилит (ToolChain) для сборки, линковки и отладки под целевую архитектуру ARM. Для автоматизации этого процесса создан ряд инструментов сборки готовых КФС.
BuildRoot
Данная система сборки является частью проекта создания альтернативной библиотеки функций языка "C" UClibC, поэтому в основном нацелена на сборку окружений с "UClibC", с соответствующими ограничениями. BuildRoot хорошо показал себя в работе на хостовых системах разных версий и позволяет без особых проблем собирать программные окружения на основе Linux.
Получить архив BuildRoot нужной версии можно по ссылке http://buildroot.uclibc.org/downloads. Далее его нужно распаковать в домашней директории обычного пользователя и произвести конфигурацию, настройку и сборку:
В процессе сборки могут возникнуть проблемы следующего рода:
- Невозможность загрузить архивы программ.
- Ошибки сборки программ.
PTXDist
Универсальный инструмент сборки ядер, ToolChain и программных окружений на основе Linux фирмы "Pengutronix". PTXDist является мощным и гибким инструментом, однако старые его версии имеют проблемы на современных хостовых системах, что усложняет задачу сборки программных окружений для сравнительно старых, но всё ещё распространённых, аппаратных платформ. Например, сейчас (2012 год) можно встретить новое оборудование с процессорами ARM XScale, ARM9 (ARMv5) времён 2003 года. Однако новыми версиями PTXDist неплохо поддерживаются старые платформы, о чём можно узнать из таблицы поддержки по ссылке: http://www.pengutronix.de/oselas/toolchain/index_en.html.
Для сборки программного окружения (КФС) с помощью PTXDist нужно:
- получить архив инструментария сборщика (вместе с проектами ближайших версий, http://www.pengutronix.de/software/ptxdist/download), собрать и установить его;
- получить архив исходных файлов (той же или близкой версии, как PTXDist, http://www.oselas.com/oselas/toolchain/download) и собрать ToolChain;
- склонировать-создать и собрать проект КФС.
Теперь детальнее в командах:
Тион-Про270
Одноплатный компьютер "Тион-Про270" представляет собой высокоинтегрированную вычислительно-управляющую систему на базе процессора Marvell PXA270 с ARM ядром семейства XScale от фирмы ЗЭО. Данная плата была передана разработчикам проекта OpenSCADA Алексеем Попковым с целью адаптации OpenSCADA.
Все материалы по сборке программного окружения с OpenSCADA и готовые сборки для платы Тион-Про270 можно получить по ссылке: ftp://ftp.oscada.org/OpenSCADA/PLC/TionPro270
Плата поставляется производителем оборудования с предустановленным программным окружением на основе Linux™ или Windows CE©. Кроме того все исходные материалы программных окружений доступны на Wiki-ресурсе производителя.
В исходном виде плата попала к разработчикам с минимальным программным окружением, для которого не было возможности собрать OpenSCADA, поэтому программное окружение было полностью загружено по новой. Загрузка программного окружения во flash-память осуществлялась с помощью JTAG-адаптера OLIMEX ARM-USB-OCD и программы OpenOCD версии 0.5.0, сборку которой нужно конфигурировать с параметром "--enable-ft2232_libftdi".
Для загрузки во флешь-память платы использовались готовые сборки загрузчика 
UBoot-1.3.3 (файл образа u-boot-1.3.3_svn886_520mhz_tion_pro270_64m.bin) и ядра Linux-2.6.22.19. Образ файловой системы JFFS2 КФС собирался с помощь "BuildRoot" и "PTXDist", о чём ниже.
Прошивка оборудования с помощью "OpenOCD" осуществляется от лица суперпользователя командой:
При этом сценарий прошивки "tion270.cfg" и файлы образов программного окружения, указанные в сценарии прошивки "tion270.cfg", должны находиться в текущей директории. Сценарий прошивки "tion270.cfg" содержит:
Сборка КФС в BuildRoot
С целью избежать возникновения множества проблем сборки, связанных со сборкой с самого начала, была взята конфигурация "buildroot-2009.08" непосредственно от производителя оборудования из Git-репозитория: http://zao-zeo.ru/media/files/linux/buildroot-2009.08.git. С целью сборки в окружении "BuildRoot" были созданы конфигурации в директории "./package/" для библиотеки "LibGD" и OpenSCADA.
Полученная после сборки КФС была загружена во флешь-память платы и успешно запущена. Однако при запуске выяснилось, что версия "uCLibс" 0.9.30.3 не содержит реализации функции clock_nanosleep(), а также падает в функции timer_settime() для типа уведомления SIGEV_THREAD. Если функцию clock_nanosleep() можно заменить на nanosleep(), то решить проблему функции timer_settime() в рамках данной версии "uCLibс" возможности нет.
Далее был взят образ текущей версии "BuildRoot" на 16.01.2012, и произведена сборка OpenSCADA с "uCLibs" версии 0.9.32.1. Сборка прошла успешно после некоторой адаптации сборочного окружения. OpenSCADA запустилась успешно с некоторыми проблемами, которые были устранены.
В списке ниже приведены возникшие проблемы при сборке и работе OpenSCADA на uCLibC разных версий:
- В типовой конфигурации отсутствует реализация функций usleep() и msleep() — создана и повсеместно использована общесистемная для OpenSCADA функция sysSleep() с реализацией на основе nanosleep().
- < 0.9.32: не собирается ввиду отсутствия ряда функций, а также OpenSCADA не запускается:
(-) 0.9.30.3: падение на функции timer_settime() для типа уведомления SIGEV_THREAD — Актуально.
- 0.9.32: сборка прошла успешно, с некоторыми решаемыми проблемами при запуске OpenSCADA:
(+) Функции семейства printf() некорректно обходят проблему висячих символов '%' — исправлена строка сообщения "Last: %s. Load: %3.1f% (%s from %s)".
(+) Отличная от GLibC обработка взаимоблокировок в рамках одного потока в функциях RW-lock — исправлено взаимоблокирование в модуле "OpenSCADA.UI.WebVision", а функция проверки сеансов вынесена в процедуру сервисного вызова.
Сборка КФС в PTXDist
Освоение PTXDist для сборки окружения на TionPro270 осуществлялось посредством изучения опыта изложенного по ссылке http://www.emb-linux.narod.ru/tion-pro-270/index.html. Однако, статья написана достаточно давно и для сборки использовалась версия ptxdist-1.1.1, которая на современном программном окружении фактически не работает, а кроме того часть библиотек, нужных для OpenSCADA, там просто не собирается. В результате за основу была взята версия ptxdist-2011.11.0 и на ней осуществлена сборка.
Перед непосредственной сборкой КФС для данной платы была создана конфигурация ToolChain arm-xscale-linux-gnueabi_tion270.ptxconfig на основе существующей arm-xscale-linux-gnueabi_gcc-4.6.2_glibc-2.14.1_binutils-2.21.1a_kernel-2.6.39-sanitized.ptxconfig с версиями программ:
- GLIBC_ENABLE_KERNEL="2.6.19", поскольку реальное ядро версии 2.6.22, и для работы GLibC с ним должна быть указана меньшая или равная версия;
- KERNEL_HEADERS_VERSION="2.6.30.5", версия ядра для заголовков;
- CROSS_GCC_VERSION="4.5.2".
Далее был создан клон проекта PTXDist "OSELAS.BSP-Pengutronix-Generic" в директории "TionPro270_RootFS" с конфигурацией платформы "arm-qemu-2011.01.0". Для сборки OpenSCADA создана конфигурация в лице файлов openscada.in и openscada.make, которые были помещены в директорию локальной конфигурации проекта rules/. Кроме OpenSCADA была адаптирована конфигурация программы udev, версия которой оказалась сильно большой для исходной версии ядра Linux-2.6.22, т.е. использованная версия udev была опущена до 141. Новые файлы конфигурации udev также были помещены в директорию rules/, тем самым определив их использование вместо исходной конфигурации.
Сборка КФС прошла успешно и был получен образ ФС jffs2. Полученная КФС была успешно загружена на плату и заработала. OpenSCADA также корректно запустилась и функционирует.
Адаптация
Данная плата содержит ряд аппаратных интерфейсов, адаптация которых интересна для OpenSCADA, поэтому в данном разделе будет концентрироваться информация по их адаптации.
Плата содержит микросхему преобразования уровней сигнала из RS232 в RS485, которая, однако, не является прозрачной для отправки запросов из программного обеспечения. А именно:
- для отправки запроса нужно установить в ноль сигнал интерфейса RS232 "RTS";
- нужно читать интерфейс на предмет ожидания эхо посылки от запроса, после получения которой установить сигнал RS232 "RTS", отбросить эхо посылку и продолжать ждать непосредственно ответа.
Для решения данной особенности модуль OpenSCADA Transport.Serial был доработан на предмет поддержки такого рода аппаратного управления потоком.
Используя полученное расширение, была осуществлена проверка и подтверждено наличие проблемы программного окружения контроллера LP-5141.
ICP DAS LP-51xx
Фирма ICP_DAS достаточно давно выпускает контроллеры на процессорах ARM архитектуры с предустановленным окружением ОС Linux, как в данном случае LP-5141, что делает интересным создание сборки или новой прошивки с OpenSCADA больше на странице проекта.
Nokia N800, N900, N950, N9
Фирма Nokia является одним из мировых лидеров в производстве и продаже мобильных телефонов. В 2005 году фирма Nokia выпустила карманный персональный компьютер (КПК) N770 на основе развитого Linux окружения с собственным окружением рабочего стола (на GTK+) — Hildon под общим названием проекта Maemo. В последствии на основе платформы Maemo было выпущено ещё три мобильных устройства, а именно два КПК «интернет-планшета» N800, N810 и смартфон «интернет-планшет» N900. В 2010 году фирма Nokia объединила свои усилия по работе над Maemo с проектом MobLin фирмы Intel, создав проект MeeGo. На основе платформы MeeGo в 2011 году было выпущено два смартфона N950(прототип) и N9 больше на странице проекта.
SMH2Gi
Свободнопрограммируемый панельный контроллер "SMH2Gi", представляет собой высокоинтегрированную вычислительно-управляющую систему на базе процессора iMx27 с ядром ARM926EJ-S от фирмы Сегнетикс. Адаптация и сборка OpenSCADA для этого контроллера понадобилась в рамках проекта создания автоматизированной системы управления вакуумной технологической установки.
Все материалы по сборке программного окружения с OpenSCADA и готовые сборки для панельного контроллера можно получить по ссылке: ftp://ftp.oscada.org/OpenSCADA/PLC/Segnetics-SMH2Gi.
Панельный контроллер поставляется производителем оборудования с предустановленным программным окружением на основе Linux™ и собственной средой исполнения контроллера "SMLogix". Роль OpenSCADA для данного контроллера рассматривалась как расширенная среда программирования контроллера, интегрированная и программируемая из станции верхнего уровня на основе OpenSCADA. Для сохранения возможности представления и контроля данных, полученных в OpenSCADA, на встроенном дисплее, при этом минимизировав трудозатраты на адаптацию, решено было сохранить исходную среду исполнения "SMLogix" для выполнения задачи представления данных на внутреннем дисплее, а данные транслировать в/из неё посредством локального ModBus/TCP соединения. Впоследствии, для оптимизации ряда задач, был создан модуль источника данных к OpenSCADA DAQ.SMH2Gi с функциями прямого опроса модулей SMH2Gi MC и MR, а также обмена значениями переменных с процессом "logix", посредством разделяемой памяти.
Для сборки исходного программного окружения разработчиком использовался ранее рассмотренный инструментарий PTXDist версии 1.99.12. Собирать ToolChain, угадывая профиль, использованный для сборки исходного программного окружения, не потребовалось поскольку на сайте производителя доступна полная сборочная среда, оформленная в виде образа ОС Linux для виртуальной машины VMWare. Из этого образа был получен готовый ToolChain профиля gcc-4.3.2-glibc-2.8-binutils-2.18-kernel-2.6.27-sanitized. Поскольку не требовалось собирать КФС полностью то решено было собрать OpenSCADA, используя готовый ToolChain, отдельно. Для сборки OpenSCADA предварительно были собраны библиотеки: "pcre-8.12" и "sqlite-3.7.6.2". Позже, в рамках задачи сборки модулей UI.WebCfgD и UI.WebVision, были собраны библиотеки: "png-1.2.49", "jpeg-8a", "expat-2.0.1", "freetype-2.3.11", "fontconfig-2.6.0" и "gd-2.0.35". Далее OpenSCADA собиралась следующим образом:
В результате был сформирован архив сборки OpenSCADA, который можно выгрузить на панельный компьютер SMH2Gi и там распаковать. Полученное программное окружение OpenSCADA настроено на автоматический запуск при запуске контроллера, посредством скрипта инициализации "/etc/init.d/openscada". Сборка OpenSCADA была успешно запущена.
В отношении программного окружения панельного контроллера SMH2Gi в целом нужно сделать несколько замечаний. В контроллере использовано ядро Linux 2.6.29 с расширением жёсткого реального времени, что позволяет удерживать периодичные интервалы времени до 100 мкс. Кроме того, все критичные системные потоки запущены с политикой управления планированием реального времени. При этом, хотя процессор не имеет математического сопроцессора, эмуляция выполнена оптимально в виде SoftVFP. Всё это позволяет в OpenSCADA исполнять высоко-детерминированные задачи управления с периодичностью до 100 мкс и приемлемой вычислительной производительностью.
AS-9260
Плата AS-9260 представляет собой контроллер на базе микросхемы AT91RM9260, ядро ARM9(ARMv7), с набором периферийных устройств. Плата предназначена для разработки (макетирования) проектов на базе микроконтроллеров с ядром ARM926EJ-S производства корпорации Atmel, также может быть использована в качестве управляющего контроллера целевой системы.
На плате установлены разъемы USB2.0 (1 Host, 1 Device, Full-speed, 12Mb/s), DBGU, RS-232, RS-485, два 12-контактных разъема для установки модуля интерфейса Ethernet 10/100 Mbps, кроме того, имеется место для установки двух 80 - контактных разъемов типа PLD-80 для подключения внешних модулей с дополнительными интерфейсами.
Периферия платы AS-9260 c процессором AT91sam9260 минимальна:
- разъемы с интерфейсом USB типа A и B;
- разъем DRB-9 с интерфейсом DBGU (RS-232);
- разъем PLS-3 с дополнительным интерфейсом RS-232;
- разъем PLD-20 для подключения JTAG-эмулятора (ATSAM-ICE, AS-JTAG);
- микросхема ПЗУ серии DataFlash AT45DB642D-TU (корпус TSOP28);
- 2 микросхемы SDRAM общая емкость 32 или 64 МБ;
- разъем для подключения внешнего модуля Ethernet PHY.
Загрузчик и ядро можно найти здесь http://www.at91.com/linux4sam. В U-boot устанавливаем загрузку КФС c USB-флеш:
Флеш форматируем под ФС EXT2 и на нее заливается КФС Debian Lenny. Запускаем систему и настраиваем интернет соединение nano /etc/network/interfaces:
В /etc/inittab устанавливаем автологин:
Указываем репозиторий для обновления в /etc/apt/sources.list
После обновления скачиваем исходники OpenSCADA и разрешаем зависимости. Нативно откомпилировать скаду не удастся, потому что для этого не хватит ОЗУ. Одно из решений данной ситуации следующее:
- Создать образ КФС:
- Запускаем QEMU с образом КФС:
- Компилируем со следующей конфигурацией:
- Записываем образ с собранной скадой обратно на флешку.
- Загружаемся и пользуемся.
Описанный метод далеко не самый лучший, потому ведется работа по его улучшению. Аналогичным образом скада устанавливается на плату AS-9200 c процессором AT91RM9200.
Raspberry Pi, Pi2 и Pi3; OrangePi Zero
"Raspberry Pi®" — одноплатный компьютер, созданный в целях благотворительности. Предназначен для обучения базовым компьютерным наукам в школах, позиционируется как дешевое решение для начинающих разработчиков. Разрабатывается "Raspberry Pi Foundation". Плата Raspberry Py была получена для сборки и адаптации OpenSCADA от Лысенко Максима. Плата Raspberry Pi2 приобретена для задач OpenSCADA и адаптации её для работы с базовыми шинами I2c, SPI, 1Wire с разными сенсорами на них. Плата Raspberry Pi3 была приобретена и спонсирована Proviron Holding NV для некоторой отладки и технической поддержки.
Плата имеет характеристики:
| Параметры: | Raspberry Pi | Raspberry Pi2 | Raspberry Pi3 | Orange Pi Zero |
| Аппаратная платформа: | ARM11 [ARMv6] | ARMv7 | Cortex A53 (ARMv8) | Cortex-A7 (ARMv7) |
| Центральный процессор: | Broadcom BCM2835, 700 МГц («турбо-режим» до 1ГГц) | Broadcom BCM2836, 900 МГц, 4 Ядер | Broadcom BCM2837 64біт, 1.2ГГц, 4 Ядра | H2 Cortex-A7 H.265/HEVC 1080P, 1.2GHz, 4 ядра |
| Оперативная память: | 256 или 512 Мб, интегрирована в CPU | 512 Mb или 1Gb, интегрирована в CPU | 1Gb, интегрирована в CPU | 256MB/512MB DDR3 SDRAM |
| Постоянная память: | флеш карта MMC | флеш карта MicroSD | флеш карта MicroSD | µSD, опциональная SPI NOR Flash на плате |
| Видео подсистема: | интегрированное видео ядро Broadcom | интегрированное видео ядро Broadcom | интегрированное видео ядро Broadcom | Mali400MP2 GPU @600MHz |
| Аудио подсистема: | интегрирована в CPU | |||
| Чипсет: | Ethernet и USB: SMSC LAN9512 | |||
| Электропитание: | microUSB, 5 В, от 700 мА | microUSB, 5 В, от 700 мА | microUSB, 5 В, до 2.4А | DC 5V DC-IN через µUSB или штири или PoE |
| Интерфейсы: | 2xUSB, Ethernet 10/100M, HDMI, video RCA, Stereo Jack 3.5 mm, UART, JTAG, SPI, I2C, DSI, CSI | 4xUSB, Ethernet 10/100M, HDMI, video RCA, Stereo Jack 3.5 mm, UART, SPI, I2C, DSI, CSI | 4xUSB, Ethernet 10/100M, WiFi 802.11 b/g/n, Bluetooth 4.1 LE, HDMI, video RCA, Stereo Jack 3.5 mm, UART, SPI, I2C, DSI, CSI | 3xUSB Host, 1xUSB OTG, Ethernet 10/100M POE, WiFi 802.11 b/g/n, TV выход, микрофон, стерео line-out, 3xUART, 2xSPI, 2xI2C |
| Вес: | 45 г. | 45 г. | 45 г. | 26 г. |
| Размер: | 85.6 × 53.98 × 17 мм | 85.6 × 53.98 × 17 мм | 85.6 × 53.98 × 17 мм | 48 × 46 × 17 мм |
Raspberry Pi
Для работы с платой был использован специализированный дистрибутив Raspbian “wheezy”. Сборка OpenSCADA осуществлялась для LTS версии 0.8.0.5 и рабочей версии 0.8.1 непосредственно на самой плате. Для сборки пришлось расширить размер области подкачки до 500 Мб, поскольку сборка ряда модулей OpenSCADA современным компилятором (GCC 4.7) и с оптимизацией (-O2) требует много оперативной памяти. Полученные пакеты успешно установились и работали.
Графическое окружение рабочего стола в выбранном дистрибутиве построено на LXDE 0.5.5, которое отображается в полноценном разрешении дисплея через HDMI, или в разрешении 640x480 через композитный видеовыход. OpenSCADA успешно запускается и работает в графическом режиме, однако производительности процессора недостаточно для нормального исполнения динамических моделей OpenSCADA.
Raspberry Pi 2 и 3
For working with the boards there also used a special distributive
Raspbian "Wheezy". OpenSCADA has built for Work version 0.9 direct on the board and allowed memory here enough for this operation but it has 1MB and more, the building there allowed on all four threads. The building of OpenSCADA performs in packages which then placed into proper repository of Debian 7 from time to time of the buildings. Also for Raspbian "Jessie", mostly for the generic architecture ARMHF, there performs regular building of OpenSCADA by the OpenSCADA automatic builder into the cross-compiling environment and the result packages are placed into proper repository of Debian 8.
The typical graphical desktop environment into the selected distributive built on LXDE 0.5.5 (Wheezy) and 6 (Jessie) but it's replaced to TDE R14 for more features with low hardware demands. For remote access there was configured VNC access in display resolution 1024x768. OpenSCADA is successfully started and worked into graphical mode and the performance here enough already by the multi-threading.
For more free handling to the board was connected a WiFi adapter and on RPi3 it presents already.
To allow for operations with GPIO directly in OpenSCADA there was created a module DAQ.BCM2835 based on the library bcm2835. For now the module provides access to "Raspberry Pi" GPIO (0...31) as OpenSCADA DAQ's parameter attributes, static and dynamic functions, which the comparing information of performance shown here.
To the board there was connected a 16x2 text display 1602A and a program like to the original Python one was wrote into OpenSCADA by using the static functions of the module DAQ.BCM2835. As a result the program works fine and some faster to the Python original one.
To the board there were directly connected sensors DHT 11 and AM2303 (humidity and temperature) and a program like to the original Python program's C-language driver part was wrote into OpenSCADA by using the static functions of module DAQ.BCM2835.
To allow creation derivative DAQ templates with their configuration the dynamic linking to static external functions was added into DAQ.JavaLikeCakc?, like this:
To allow operation in OpenSCADA with devices on bus I2C the output transport "Serial" was adapted to the bus by selection the bus and a slave device's address (first byte of the sequence) set by IO control command I2C_SLAVE. In this way now to OpenSCADA there were connected:
- The 8-bit A/D and D/A converter chip PCF8591. Through the chip PCF8591 were connected sensors LM35 and LM335.
- The 8DIO converter chip PCF8574, which also adapted and tested for connection to 1602A.
- The barometric pressure/temperature/altitude Sensor BMP180.
- The memory chips AT24CXX by calls through the proper protocol.
The tracing task of the work out opened here.
Orange Pi Zero
For working with the board there used a special distributive
Armbian "Jessie". As builds of OpenSCADA there have used the packages repository, mostly for the generic architecture ARMHF, for which performs regular building of OpenSCADA by the OpenSCADA automatic builder into the cross-compiling environment.The board provides more low level buses (3xUART, 2xSPI, 2xI2C), despite its small size, and restricted GPIO in 16 pins which mostly used by the buses. The buses are standard but GPIO are some specific ones for which we need implement special support into the presented module DAQ.BCM2835 making it more unified one. Then there planed next tasks:
- connect a device to the I2C bus;
- connect a device to the Serial bus,
- try to adapt 1Wire (DS9097) to the Serial buses;
- the specific GPIO support implement for OpenSCADA;
- WiFi driver fix/update.
Asus Nexus 7 II
"Asus Nexus 7 II" — tablet computer of 2013 year edition with four-cores ARM-processor and sensor screen 7", released in conjunction of
Asus and Google. Purchased for tasks of OpenSCADA and adapting it to work into the environment of OS Android and hardware of modern multicore CPU of ARM-architecture.
Image. OpenSCADA in Web and Qt5 for the native building.
Key specification of the tablet:
| Hardware platform: | ARM Cortex-A15 [ARMv7] |
| Central processor: | Four-core Qualcomm Snapdragon APQ8064-1AA 1500 MHz |
| Operational memory: | 2 GiB DDR3 |
| Permanent memory: | 32 GiB |
| Video subsystem: | 400 MHz quad-core Adreno 320 |
| Screen: | IPS, 1920x1200 px (323 ppi) |
The tracing task of the work out opened here.
Assembling and starting OpenSCADA into the environment of OS Android
Installing of full-featured OS Linux and OpenSCADA starting
For different OS installing you need to unlock the loader and for original Android saving you need ensure multiboot.
The loader unlock and ROOT, from a Linux environment:
- Enable the debug mode of Android: "Configuration" -> "About the device", five times click into item "Building number".
- Set debug through USB: "Configuration" -> "Developers parameters", set proper property.
- Install the utility "adb" (Android Debug Bridge).
- Check for connection to the tablet: connect USB-cable to PC, call command "$ adb devices".
- Unlock the device:
- Enable the tablet with connection to PC by the USB-cable and holding by buttons "Power" and "Sound lower" up to the bootloader screen appear.
- Check for the boot-loader visibility: "$ fastboot devices".
- Unlock: "$ fastboot oem unlock".
- Load and flash "TWRP recovery": load here, then flash it by command "$ fastboot flash recovery /Path-to-TWRP.img"
- Enter to the "Recovery" mode of the loader and provide access ROOT: select "Reboot" -> "Recovery" -> "ROOT", then "Reboot" -> "Sytem".
- Next, installation "SuperSU" for you will be proposed.
To provide the multiboot let install "MultiROM Manager" from "Play Market".