Ethernut

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Ethernut ist ein Open-Source-Hardware- und Software-Projekt zum Betrieb von Embedded-Ethernet-Systemen.

Hardware

Ethernut 3.0E

Derzeit sind drei verschiedene Referenz-Designs (Ethernut 1, Ethernut 2 und Ethernut 3) als betriebsbereit aufgebaute Platinen erhältlich. Das nächste Design (Ethernut 5) befindet sich noch in der Entwicklungsphase.

In allen Ausführungen sind die gleichen funktionellen Baugruppen enthalten:

• Ethernet-Schnittstelle
• RS232-Schnittstelle
• Stromversorgung
• Nahezu alle I/O-Pins des Mikrocontrollers verfügbar

Die Designs unterscheiden sich vor allem im verwendeten Mikrocontroller (Ethernut 1 & 2: 8-bit AVR, Ethernut 3 & 5: 32-bit ARM) und der Speicherverfügbarkeit. So ist ab dem Ethernut 3 ein Slot für MMC-Speicherkarten verfügbar.

Software

Nut/OS

Nut/OS-Logo

Das Betriebssystem für die Boards heißt Nut/OS. Es ist ein modulares Echtzeitbetriebssystem, das unter der BSD-Lizenz veröffentlicht ist.

Merkmale:

• Kooperatives Multithreading
• Garantierte Interrupt-Antwortzeiten
• Priorisierte Ereignisbehandlung
• Verschiedene konfigurierbare Timer
• Dynamische Speicherverwaltung
• Techniken zur Prozesssynchronisation
• Gute Portierbarkeit auf andere Architekturen

Nut/Net

Der Netzwerk-Stack der Ethernut-Software heißt Nut/Net. Er stellt eine umfangreiche API für verschiedene Protokolle zur Verfügung.

Unterstützte Protokolle:

• Ethernet
• ARP
• IP
• ICMP
• UDP
• TCP
• PPP
• DHCP
• DNS
• SNTP
• SNMP
• FTP
• TFTP
• SYSLOG
• HTTP
• WINS (Subset)

Konfiguration und Anwendungen

Die Einrichtung von Nut/OS und Nut/Net ist denkbar einfach. Nach dem Herunterladen der Dateien wird ein Konfigurationswerkzeug ausgeführt, welches nach wenigen Einstellungen die Bibliotheken für die ausgewählte Hardware erstellt.

Bei der Programmierung der Anwendung in C werden nun die Bibliotheken von Nut/OS und Nut/Net benutzt. Zusätzlich steht dem Anwendungsprogrammierer die C-Standardbibliothek zur Verfügung. Neben C wird C++ weitestgehend unterstützt. Des Weiteren existiert ein Lua-Interpreter, so dass Lua-Skripte auf dem Board ausgeführt werden können.

Ethernut liefert ein Vielzahl von einfach gehaltenen Beispielprogrammen mit, um den Einstieg in Nut/OS zu erleichtern.

Unterstützte Architekturen

• Atmel AVR (z.B.: ATmega103, ATmega128, ATmega2561, AT90CAN128, u.a.)
• Atmel AVR32 (z.B.: AT32UC3A, AT32UC3B, u.a.)
• ARM7 (z.B.: AT91R40008, AT91SAM7X, LPC-E2294, Gameboy Advance, u.a.)
• ARM9 (z.B.: AT91SAM9260, AT91SAM9XE, u.a.)
• ARM Cortex M3

Folgende Architekturen werden zwar prinzipiell unterstützt, werden aber aktuell nicht aktiv gewartet:

• H8/300
• Motorola 68000

Bluetooth Stack

Die Forschungsgruppe für verteilte Systeme der ETH Zürich hat ein verteiltes Sensornetz mit Sensorknoten auf AVR-Basis entwickelt. Diese Sensorknoten kommunizieren über Bluetooth miteinander. Als Softwarebasis wird der Open-Source-Bluetooth-Stack BTNut verwendet. Der BTNut-Stack basiert auf Nut/OS und erweitert es um Bluetooth-Funktionalität. Obwohl der BTNut-Stack in erster Linie für die BTNode-Sensorknoten entwickelt wurde, lässt sich der Bluetooth-Stack auch auf andere Applikationen portieren.

Verbreitung

Laut eigener Aussage verkaufte der deutsche Hersteller, die egnite GmbH, bisher mehr als 15.000 Ethernuts (Stand: September 2009). Weitere Hersteller kompatibler Hardware sind Achatz electronics (Niederlande), proconX (Australien), Propox (Polen), SOC Robotics (Kanada), HW group s.r.o. (Tschechien), thermotemp Embedded-IT (Deutschland). Des Weiteren wird das Nut/OS-Betriebssystem als Basis für das BTNode-Sensornetz der ETH Zürich verwendet.

Weblinks

• Ethernut-Projekt
• NutWiki
• BTNode-Projekt