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Page 1 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation “Android pour l'embarqué” Page 2 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation PRÉAMBULE SMILE Smile est une société d’ingénieurs experts dans la mise en œuvre de solutions open source et l’intégration de systèmes appuyés sur l’open source. Smile est membre de l’APRIL, l’association pour la promotion et la défense du logiciel libre, du PLOSS – le réseau des entreprises du Logiciel Libre en Ile-de-France et du CNLL – le conseil national du logiciel libre. Smile compte près de 1000 collaborateurs dans le monde, dont plus de 500 en France (juin2016), ce qui en fait le premier intégrateur français et européen de solutions open source. Depuis 2000, environ, Smile mène une action active de veille technologique qui lui permet de découvrir les produits les plus prometteurs de l’open source, de les qualifier et de les évaluer, de manière à proposer à ses clients les produits les plus aboutis, les plus robustes et les plus pérennes. Cette démarche a donné lieu à toute une gamme de livres blancs couvrant différents domaines d’application. La gestion de contenus (2004), les portails (2005), la business intelligence (2006), la virtualisation (2007), la gestion électronique de documents (2008), les PGIs/ERPs (2008), les VPN open source (2009), les Firewall et Contrôle de flux (2009), les Middleware orientés messages (2009), l’ecommerce et les Réseaux Sociaux d'Entreprise (2010) et plus récemment, le Guide de l’open source et NoSQL (2011). Chacun de ces ouvrages présente une sélection des meilleures solutions open source dans le domaine considéré, leurs qualités respectives, ainsi que des retours d’expérience opérationnels. Au fur et à mesure que des solutions open source solides gagnent de nouveaux domaines, Smile sera présent pour proposer à ses clients d’en bénéficier sans risque. Smile apparaît dans le paysage informatique français comme le prestataire intégrateur de choix pour accompagner les plus grandes entreprises dans l’adoption des meilleures solutions open source. Ces dernières années, Smile a également étendu la gamme des services proposés. Depuis 2005, un département consulting accompagne nos clients, tant dans les phases d’avant- projet, en recherche de solutions, qu’en accompagnement de projet. Depuis 2000, Smile dispose d’un studio graphique, devenu en 2007 Smile Digital – agence interactive, proposant outre la création graphique, une expertise e-marketing, éditoriale, et interfaces riches. Smile dispose aussi d’une agence spécialisée dans la TMA (support et l’exploitation des applications) et d’un centre de formation complet, Smile Training. Enfin, Smile est implanté à Paris, Lille, “Android pour l'embarqué” Page 3 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation Lyon, Grenoble, Nantes, Bordeaux, Marseille, Toulouse et Montpellier. Et présent également en Suisse, au Benelux, en Ukraine et au Maroc. QUELQUES RÉFÉRENCES SMILE est fier d’avoir contribué, au fil des années, aux plus grandes réalisations Web françaises et européennes. Vous trouverez ci-dessous quelques clients nous ayant adressé leur confiance. Sites Internet EMI Music, Salon de l’Agriculture, Mazars, Areva, Société Générale, Gîtes de France, Patrice Pichet, Groupama, Eco-Emballage, CFnews, CEA, Prisma Pub, Véolia, NRJ, JCDecaux, 01 Informatique, Spie, PSA, Boiron, Larousse, Dassault Systèmes, Action Contre la Faim, BNP Paribas, Air Pays de Loire, Forum des Images, IFP, BHV, ZeMedical, Gallimard, Cheval Mag, Afssaps, Benetaux, Carrefour, AG2R La Mondiale, Groupe Bayard, Association de la Prévention Routière, Secours Catholique, Canson, Veolia, Bouygues Telecom, CNIL… Portails, Intranets et Systèmes d’Information HEC, Bouygues Telecom, Prisma, Veolia, Arjowiggins, INA, Primagaz, Croix Rouge, Eurosport, Invivo, Faceo, Château de Versailles, Eurosport, Ipsos, VSC Technologies, Sanef, Explorimmo, Bureau Veritas, Région Centre, Dassault Systèmes, Fondation d’Auteuil, INRA, Gaz Electricité de Grenoble, Ville de Niort, Ministère de la Culture, PagesJaunes Annonces… E-Commerce Krys, La Halle, Gibert Joseph, De Dietrich, Adenclassifieds, Macif, Furet du Nord, Gîtes de France, Camif Collectivité, GPdis, Projectif, ETS, Bain & Spa, Yves Rocher, Bouygues Immobilier, Nestlé, Stanhome, AVF Périmédical, CCI, Pompiers de France, Commissariat à l’Energie Atomique, Snowleader, Darjeeling… ERP et Décisionnel Veolia, La Poste, Christian Louboutin, Eveha, Sun’R, Home Ciné Solutions, Pub Audit, Effia, France 24, Publicis, iCasque, Nomadvantage, Gets, Nouvelles Frontières, Anevia, Jus de Fruits de Mooréa, Espace Loggia, Bureau Veritas, Skyrock, Lafarge, Cadremploi, Meilleurmobile.com, Groupe Vinci, IEDOM (Banque de France), Carrefour, Jardiland, Trésorerie Générale du Maroc, Ville de Genève, ESCP, Sofia, Faiveley Transport, INRA, Deloitte, Yves Rocher, ETS, DGAC, Generalitat de Catalunya, Gilbert Joseph, Perouse Médical… “Android pour l'embarqué” Page 4 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation Gestion documentaire Primagaz, UCFF, Apave, Géoservices, Renault F1 Team, INRIA, CIDJ, SNCD, Ecureuil Gestion, CS informatique, Serimax, Véolia Propreté, NetasQ, Corep, Packetis, Alstom Power Services, Mazars… Infrastructure et Hébergement Agence Nationale pour les Chèques Vacances, Pierre Audoin Consultants, Rexel, Motor Presse, OSEO, Sport24, Eco-Emballage, Institut Mutualiste Montsouris, ETS, Ionis, Osmoz, SIDEL, Atel Hotels, Cadremploi, SETRAG, Institut Français du Pétrole, Mutualité Française… Systèmes industriels et embarqués Groupe THALES, NEXTER, Airbus, Sagemcom, Sagem Défense, Stago, ST Microeletronics, Intel, Dassault Aviation, RATP, Coyote, Coved, Groupe PSA, Sigfox, Stago Consultez nos références, en ligne, à l’adresse : http://www.smile.fr/References. “Android pour l'embarqué” Page 5 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation CE LIVRE BLANC Ce livre blanc est consacré à l’utilisation du système Android pour des applications industrielles et embarquées. Il ne traite donc pas du développement d’applications Android (il existe de nombreuses publications pour cela) mais plutôt de l’adaptation d’Android à un nouveau matériel (carte mère mais également interfaces industrielles et/ou protocoles de communication associés). Après un bref historique et quelques rappels sur les principes d'un système embarqué nous décrirons dans quels cas Android peut être utilisé en remplacement de « Linux embarqué » qui avait fait l’objet d’un livre blanc publié par Smile au printemps 2016 . Une partie plus technique traitera ensuite de l’architecture d’Android et des techniques d’adaptation des sources fournies par Google sous le nom AOSP pour Android Open Source Project. Nous terminerons par un chapitre traitant des marchés actuels et à venir pour l’utilisation d’Android dans l’industrie et l'internet des objets (IoT). Ce livre blanc a été rédigé par Pierre Ficheux, Directeur technique de Smile-ECS (Embedded & Connected Systems). Le dernier chapitre traitant des marchés actuels et à venir a été rédigé par Cédric Ravalec, Responsable de l'offre « Embarqué et IoT » chez Smile. “Android pour l'embarqué” Page 6 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation SOMMAIRE PRÉAMBULE.....................................................................................2 SMILE ..............................................................................................................................................2 QUELQUES RÉFÉRENCES .....................................................................................................................3 CE LIVRE BLANC..................................................................................................................................5 SOMMAIRE........................................................................................6 INTRODUCTION AUX SYSTÈMES EMBARQUÉS..........................8 HISTORIQUE ANDROID.................................................................10 ANDROID POUR LES SYSTÈMES EMBARQUÉS........................12 COMPARAISON AVEC GNU/LINUX........................................................................................................12 MODÈLE DE DÉVELOPPEMENT ET LICENCES...........................................................................................12 ARCHITECTURE ET HAL..................................................................................................................13 FONCTIONNALITÉS GRAPHIQUES.........................................................................................................14 CONSTRUCTION DU SYSTÈME............................................................................................................15 LIMITATIONS, INCONVÉNIENTS ET PIÈGES À CONNAÎTRE................................................................................15 GOOGLE MOBILE / PLAY SERVICES ET CERTIFICATION............................................................................15 EMPREINTE MÉMOIRE......................................................................................................................17 QUALITÉ DU BSP (AOSP)............................................................................................................17 ADAPTATION DE CODE « LEGACY »....................................................................................................18 INTERFACES MATÉRIELLES................................................................................................................18 VERSION DU NOYAU LINUX...............................................................................................................18 COMPILER ET ADAPTER ANDROID (AOSP)...............................20 CAS DE L’ÉMULATEUR.........................................................................................................................20 CAS DE LA CARTE BBB.....................................................................................................................22 UTILISATION D'INTERFACES « INDUSTRIELLES ».........................................................................................29 COMPILATION D'APPLICATION EN MODE « TEXTE »..................................................................................29 UTILISATION DE JNI.......................................................................................................................32 MÉTHODE COMPLÈTE (HAL, SERVICE ET « MANAGER »).........................................................................34 LE CAS D’ANDROID THINGS........................................................36 LE MARCHÉ ACTUEL ET À VENIR...............................................37 LA TÉLÉVISION (ANDROID TV) ............................................................................................................37 “Android pour l'embarqué” Page 7 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation LES « WEARABLES » (ANDROID WEAR).................................................................................................37 L’AUTOMOBILE (ANDROID AUTO)..........................................................................................................38 L’IOT (ANDROID THINGS)...................................................................................................................38 CONCLUSION.................................................................................40 BIBLIOGRAPHIE.............................................................................41 “Android pour l'embarqué” WWW.SMILE.FR Page 8 Edition Juin 2017 © Copyright Smile – Open Source Solutions – Toute reproduction interdite sans autorisation INTRODUCTION AUX SYSTÈMES EMBARQUÉS Par définition, un système embarqué est l'association de matériel (un calculateur) et de logiciel. Contrairement à l'informatique classique (poste de travail ou serveur), le système est dédié à un ensemble fini de fonctionnalités et il en est de même pour le logiciel. Historiquement les premiers domaines d'application furent limités à l'armement et au spatial pour lesquels les coûts des programmes sont très élevés. Une des difficultés importantes de l'époque était l'absence de microprocesseur car le 4004 - premier microprocesseur disponible commercialement - fut créé par Intel (seulement) en 1971. Dans le domaine spatial on s'accorde à dire que le premier système embarqué fut l'Apollo Guidance Computer [1] créé en 1967 par le MIT pour la mission lunaire Apollo. Ce dernier disposait de 36K mots de ROM, 2K mots de RAM et fonctionnait à la fréquence de 2 MHz. De nos jours on peut simuler le comportement de ce calculateur grâce à une page web animée par du langage Javascript ! Dans le cas des applications militaires, on évoque le calculateur D-17B, système de guidage pour le missile LGM-30 datant du début des années 60 [2]. Il n'était pas question à l'époque d'évoquer la notion de système d'exploitation embarqué et l'on parlait simplement de logiciel embarqué écrit en langage machine. Par contre, le programme Apollo utilisait de nombreux calculateurs IBM/360 au sol et le logiciel le plus complexe de la mission occupait 6 Mo. Sur cet IBM/360, la NASA utilisait une version modifiée (temps réel) de uploads/Industriel/ livre-blanc-android.pdf