关于 Zephyr 的一些认识

我第一次知道世界上有 Zephyr 这个东西挺偶然的:

之前在帮客户开发一款硬件,对方发了一个名为 zephyr.hex 的固件,当时比较好奇这个名字,结果一搜索才发现 Zephyr 是 Linux 基金会发布的实时操作系统,也发现这个客户跟 Linaro 颇有关系,后来才得知 Linaro 加盟 Zephyr 项目的消息。从那以后,我便开始有意无意地关注着 Zephyr 项目的发展。

傍着 Linux 这个“超级IP”,Zephyr 的发展也是挺快的,去年 2 月发布,目前版本已经更新到 v1.6.0,近期也将要发布 v1.7.0。支持的硬件也越来越多,从刚开始几块板子,到现在已有几十块板子,硬件架构涵盖 ARM Cortex-M, Intel x86, ARC, NIOS II 以及 RISC V 等等。隐约感觉到,Zephyr 将在物联网操作系统占有一席之地,而作为开发者,“多一技防身”也不是什么坏事。这里将整理我对于 Zephyr 的一些认识,感兴趣的话,一起来了解一下。

Zephyr 简介

Zephyr 是 Linux 基金会于 2016 年 2 月发布的物联网操作系统,主要面向资源受限的物联网设备。类似这样的 RTOS 其实不在少数,像比较知名就有 µC/OS, FreeRTOS, Contiki, mbed OS 等等,作为后来者的 Zephyr,要是没有什么独特之处,估计也很难成为被广泛使用的操作系统。

轻量级

几乎每一个 RTOS 都会说自己是“轻量级”的,要不怎么能够跑在资源受限的微控制器(MCU) 上呢?Zephyr 可在 RAM 大小为 8KB 的 MCU 上流畅运行,经过裁剪甚至可在 RAM 为最小的 2KB 时运行。这点很多 RTOS 都能做到,不用惊讶。

支持多种硬件架构

关于支持多种硬件架构,Zephyr 可能可以稍微拉开一点差距,毕竟能够同时支持 ARM Cortex-M, Intel x86, ARC(DSP 内核), NIOS II(FPGA 软核) 以及 RISC V 这些架构的 RTOS 并不多。这里顺便看下 Zephyr 支持这些架构下的开发板,可见 ARM 已经占据了半壁江山:

$ tree -L 2
.
├── Kconfig
├── Makefile
├── arc
│   ├── arduino_101_sss
│   ├── em_starterkit
│   ├── panther_ss
│   └── quark_se_c1000_ss_devboard
├── arm
│   ├── 96b_carbon
│   ├── 96b_nitrogen
│   ├── arduino_101_ble
│   ├── arduino_due
│   ├── bbc_microbit
│   ├── cc3200_launchxl
│   ├── curie_ble
│   ├── frdm_k64f
│   ├── frdm_kw41z
│   ├── hexiwear_k64
│   ├── mps2_an385
│   ├── nrf51_blenano
│   ├── nrf51_pca10028
│   ├── nrf52832_mdk
│   ├── nrf52840_pca10056
│   ├── nrf52_blenano2
│   ├── nrf52_pca10040
│   ├── nucleo_f103rb
│   ├── nucleo_f334r8
│   ├── nucleo_f401re
│   ├── nucleo_f411re
│   ├── nucleo_l476rg
│   ├── olimexino_stm32
│   ├── qemu_cortex_m3
│   ├── quark_se_c1000_ble
│   ├── sam_e70_xplained
│   ├── stm3210c_eval
│   ├── stm32373c_eval
│   ├── stm32_mini_a15
│   └── v2m_beetle
├── boards.rst
├── nios2
│   ├── altera_max10
│   └── qemu_nios2
├── riscv32
│   ├── qemu_riscv32
│   └── zedboard_pulpino
├── x86
│   ├── arduino_101
│   ├── galileo
│   ├── minnowboard
│   ├── panther
│   ├── qemu_x86
│   ├── quark_d2000_crb
│   ├── quark_se_c1000_devboard
│   └── tinytile
└── xtensa
    └── xt-sim

可裁剪、配置灵活

Zephyr 为了灵活配置,在内核编译配置上借鉴了 Linux 的 Kconfig 机制,使用该机制能够很方便地选择编译哪些功能。在终端,通过运行以下命令,可利用界面操作的方式对内核选项进行配置:

$ make [BOARD=<type>] menuconfig

支持多种物联网协议

物联网没有统一的通信协议,现状是多种协议并存,主流的协议就有:ZigBee, Thread, 6LoWPAN, BLE, Wi-Fi, NFC, 3GPP 等等。作为一个很有野心的物联网操作系统,如果不能很好地支持这些协议,就有点说不过去了。在多协议方面,mbed OS 算是做了很好的表率,在之前的一篇文章「是的,mbed OS 5 可以用了」已有介绍,这里就不多说了。Zephyr 在这方面也不赖,而且在将要发布的 v1.7.0 应该会增加更多关于协议栈的内容。

支持 JavaScript

你没看错,就是你认为会跑得很慢的 JavaScript。个人对这种在 MCU 上跑 JavaScript 的做法还是有点偏爱的,也写了两篇文章:

Zephyr 在这方面的动作也不少,这是在一个演讲里讲到的东西,未来他们还要围绕 JavaScript 做挺多事情的,搬个小板凳继续围观围观:

更多内容

限于篇幅(文章太长有压力),更多内容在后面的文章中写,主要是关于以下内容:

  • 关于 Zephyr 的开发环境
  • Zephyr 在 nRF52832-MDK 上的移植
  • 关于 Zephyr 的应用示例

了解更多内容,可访问 Zephyr 官方网站


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Zelin

开源硬件爱好者

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