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2025-03-02T10:24:25Z

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'''Ethernut''' ist ein [[Freie Hardware|Open-Source-Hardware]]- und Software-Projekt zum Betrieb von [[Eingebettetes System|Embedded]]-[[Ethernet]]-Systemen und wird überwiegend im Forschungsbereich und in industriellen Anwendungen eingesetzt.

== Entwicklungsgeschichte ==
Nach der rasanten Entwicklung des [[Internet]]s als Kommunikationsmedium für menschliche Benutzer erschien vielen Entwicklern die Idee eines [[Internet der Dinge|Internets der Dinge]] als logische Weiterentwicklung. So entstanden um das Jahr 2000 mehrere freie und kommerzielle Projekte mit dem Ziel, eingebettete Systeme in bestehende TCP/IP-Netze zu integrieren. Die Herausforderung bestand darin, dass die zu dieser Zeit üblichen 8-Bit-Mikroprozessoren selten über mehr als 64 Kilobyte Speicher verfügten. So veröffentlichte der britische Entwickler Dave Hudson im Jahr 2000 den offenen Quellcode eines Echtzeitbetriebssystemkerns mit integrierten [[Transmission Control Protocol/Internet Protocol|TCP/IP-Stack]] unter dem Namen Liquorice.

Ein weiteres Problem bestand darin, dass es zu dieser Zeit kaum geeignete Hardware gab. Unter anderem waren fast alle verfügbaren Netzwerk-Controller mit [[Peripheral Component Interconnect|PCI-Bus]] für einfache Mikrocontroller ungeeignet. Für die Mikrocontroller-Familie [[Atmel AVR]] existierte bereits eine große Zahl freier Entwicklungswerkzeuge und so wurde im Jahr 2001 ein erstes Board auf Basis des ATmega103 und einem veralteten, aber noch in Produktion befindlichen, Ethernet-Controller mit [[Industry Standard Architecture|ISA-Bus]] unter [[BSD-Lizenz]] veröffentlicht. Es zählt damit zu den Pionieren [[Freie Hardware|freier Hardware]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.egnite.de/index_js.htm | wayback=20010210064709 | text=Archivseite mit Ethernut als freier Hardware aus dem Jahr 2001}}</ref>.

Hudson stellte die Arbeit an Liquorice nach einem Jahr ein. Der Quellcode wurde in das neu gegründete Projekt Ethernut übernommen, um die freie Hardware und Software zusammenzuführen. Nach ersten Veröffentlichungen im Entwicklerforum AVR Freaks wechselte das Projekt im Jahr 2002 zum Webportal [[SourceForge]].

== Hardware ==
[[Datei:Ethernut30E.png|mini|Ethernut 3.0E]]
[[Datei:Ethernut50f.png|mini|Ethernut 5.0F]]
2015 waren vier verschiedene Referenz-Designs (Ethernut 1, Ethernut 2, Ethernut 3 und Ethernut 5) als betriebsbereit aufgebaute Platinen erhältlich.<ref>egnite.de: {{Webarchiv|text=''Ethernut – Single Board Computer'' |url=http://www.egnite.de/produkte/ethernut.html |wayback=20150923234258 }}</ref>

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 [[Atmel AVR|AVR]], Ethernut 3 & 5: 32-bit [[Arm-Architektur|Arm]]) und der Speicherverfügbarkeit. So ist ab dem Ethernut 3 ein Slot für [[Multimedia Card|MMC]]-Speicherkarten verfügbar.

== Software ==
=== Nut/OS ===
[[Datei:NutOSLogo.png|mini|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
* [[Dynamischer Speicher|Dynamische Speicherverwaltung]]
* Techniken zur [[Prozesssynchronisation]]
* Gute Portierbarkeit auf andere [[Prozessorarchitektur|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]]
* [[Address Resolution Protocol|ARP]]
* [[Internet Protocol|IP]]
* [[Internet Control Message Protocol|ICMP]]
* [[User Datagram Protocol|UDP]]
* [[Transmission Control Protocol|TCP]]
* [[Point-to-Point Protocol|PPP]]
* [[Dynamic Host Configuration Protocol|DHCP]]
* [[Domain Name System|DNS]]
* [[Simple Network Time Protocol|SNTP]]
* [[Simple Network Management Protocol|SNMP]]
* [[File Transfer Protocol|FTP]]
* [[Trivial File Transfer Protocol|TFTP]]
* [[Syslog]]
* [[Hypertext Transfer Protocol|HTTP]]
* [[Windows Internet Naming Service|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 (Programmiersprache)|C]] werden nun die Bibliotheken von Nut/OS und Nut/Net benutzt. Zusätzlich steht dem Anwendungsprogrammierer die [[Standard C Library|C-Standardbibliothek]] zur Verfügung. Neben C wird [[C++]] weitestgehend unterstützt. Des Weiteren existiert ein [[Lua]]-[[Interpreter]], so dass Lua-[[Skriptsprache|Skripte]] auf dem Board ausgeführt werden können.

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

=== Unterstützte Architekturen ===

* [[Atmel]] [[ATmega|AVR]] (z. B.: ATmega103, ATmega128, ATmega2561, AT90CAN128 u. a.)
* [[Atmel]] [[AVR32]] (z. B.: AT32UC3A, AT32UC3B u. a.)
* [[ARM7#ARM7TDMI (1993)|ARM7]] (z. B.: AT91R40008, AT91SAM7X, LPC-E2294, [[Game Boy Advance]] u. a.)
* [[ARM9]] (z. B.: AT91SAM9260, AT91SAM9XE u. a.)
* [[Arm Cortex-M|ARM Cortex M]] (z. B. STM32, LPC17)

Folgende Architekturen werden zwar prinzipiell unterstützt, werden aber aktuell nicht aktiv gewartet:
* [[Renesas H8|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|Open-Source]]-Bluetooth-[[Protokollstapel|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 ==
Durch die frühe Verfügbarkeit und das offene Konzept der Hardware stießen Ethernut-Boards zunächst im Forschungsbereich auf Interesse, wo man sich mit verschiedenen Aspekten des [[Ubiquitous Computing]] auseinandersetzte<ref>Marius Strobl et al.: [http://www.hs-regensburg.de/fileadmin/media/fakultaeten/ei/forschung_projekte/MAPR_Ver%C3%B6ffentlichungen/ARC_Strobl.pdf Rapid Prototyping Embedded Systems Using Ethernut Boards] (PDF; 981 kB)</ref><ref>John Regehr, Usit Duongsaa: [http://www.cs.utah.edu/~regehr/papers/lctes05/regehr-lctes05.pdf Preventing Interrupt Overload] (PDF; 264 kB)</ref><ref>M. Can Filibeli et al.: [http://home.ku.edu.tr/oozkasap/public_html/papers/sdarticle-jnca-webserver.pdf Embedded web server-based home appliance networks] (PDF; 832 kB)</ref>. Unter anderem diente es als erste eingebettete Plattform für [[Contiki]]<ref>Adam Dunkels: [http://dunkels.com/adam/mobisys2003.pdf Full TCP/IP for 8-Bit Architectures] (PDF; 88 kB)</ref>. Die freizügige Lizenz macht aber auch den kommerziellen Einsatz unkomplizierter und sowohl Hardware als auch Software fanden Einzug in zahlreiche Produkte.

Laut eigener Aussage verkaufte der deutsche Hersteller, die egnite GmbH, bisher ca. 33.000 Ethernuts (Stand: Dezember 2013). 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.<ref>Jan Beutel: {{Webarchiv|text=Fast-prototyping Using the BTnode Platform |url=http://www.date-conference.com/proceedings/PAPERS/2006/DATE06/PDFFILES/08G_3.PDF |wayback=20131224101700 }} (PDF; 2,2 MB)</ref>

== Ähnliche Geräte ==
* [[Arduino-Plattform|Arduino]]
* [[Banana Pi]]
* [[BeagleBoard]]
* [[Cubieboard]]
* [[Intel Galileo]]
* [[Orange Pi]]
* [[PandaBoard]]
* [[Raspberry Pi]]
* [[Tinkerforge]]

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [http://www.ethernut.de/ Ethernut-Projekt]
* [http://www.ethernut.de/nutwiki NutWiki]
* [http://www.btnode.ethz.ch/Main/Overview BTNode-Projekt]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Einplatinencomputer]]
[[Kategorie:Freie Hardware]]
[[Kategorie:Freie Software]]

Ethernut - Versionsgeschichte

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