Zephyr现已成为互联物联网设备领域的领先开源实时操作系统。凭借遍布全球的开发者群体、对多种架构的支持以及蓬勃发展的生态系统,Zephyr在短短十年间已发展成为事实上的行业标准。但成功并非必然。
Nordic Semiconductor早在2016年便开始接触Zephyr,并于次年决定加入Zephyr项目。Nordic将资源从成熟热门的专有nRF5 SDK转向新兴技术生态系统,这无疑是充满风险的艰难抉择,因为此举可能干扰Nordic的既有业务。然而,我们深知这是必须做出的决策。
当时Nordic的产品发展蓝图不仅涵盖新一代低功耗蓝牙和多协议SoC,更引入了蜂窝物联网模块和Wi-Fi协同IC,这些解决方案如今已成为Nordic产品系列的重要组成部分。为了向日益扩大的客户群提供最佳软件解决方案,我们需要一套现代化的、可扩展且完整的软件方案,以支撑未来十亿物联网设备的发展。在最终选择支持Zephyr之前,我们评估了多种选择方案。
为何选择Zephyr?
从整体战略考虑,我们需要长期的解决方案,因此至关重要的是,所选平台系统必须处于开放式的治理环境,并具备跨架构特性。Zephyr由Linux基金会主导开发,其设计与构建系统能够实现在多种CPU架构之间进行移植,完美满足了这些要求。
Nordic认为,任何优秀的开源项目都应当是集体协作的成果,而不应由任何单一厂商掌控,而Zephyr正是如此运作。任何种类的会员级别只视乎技术价值贡献,不存在“付费参与(pay to play)”机制。
从跨架构的角度来看,Nordic选择采纳Zephyr时仅拥有基于Arm Cortex M的SoC。但我们预见到未来可能需要支持其他架构,因此不希望采用锁定在单一架构的实时操作系统。事实证明这一决策非常明智,例如,如今Nordic新一代nRF54L15超低功耗无线SoC就同时搭载了针对特定工作负载优化的Arm Cortex M33处理器和RISC-V协处理器。
吸引我们选择Zephyr的其他特性在于,该实时操作系统专注于小型化、低功耗的联网设备,这与Nordic许多自有集成电路的定位高度契合。Zephyr系统还提供Apache 2.0许可证,通过严格的绩效导向代码评审机制确保卓越的代码质量,并拥有清晰的提交记录。
同样重要的是,Zephyr远远不止是实时操作系统,还包含了许多配套。诚然,Zephyr提供轻量级内核,但其生态更包含了构建配置系统、工具链、强大的设备模型、电源管理、协议栈、文件系统、加密技术、设备管理、海量传感器驱动、日志追踪与调试、仿真模拟,以及完善的测试框架与工具链——这些仅是基础功能。Zephyr是强大的生态系统,也是面向众多不同应用场景之嵌入式产品的完整软件解决方案。
超越代码的承诺
当Nordic加入Zephyr项目时,我们深知必须全力支持Zephyr以确保其成功。我们成为白金会员,并在治理委员会中发挥积极作用,包括担任数年主席职务。我们深度参与技术委员会与市场委员会工作,并投入大量工程资源进行上游建设。多年来,在针对Zephyr项目的所有贡献中,Nordic大约占了四分之一。
Nordic专职工程师为Zephyr上游开发投入数千小时工作,成功搭建了nRF5 SDK与基于Zephyr的nRF Connect SDK之间的桥梁。我们联同合作伙伴、客户乃至竞争对手共同壮大生态系统,并通过创立DevAcademy等举措,大举投入资源培训未来的用户。
自2022年启动以来,DevAcademy持续为开发者提供Zephyr实时操作系统及nRF Connect SDK的学习支持。目前已有2万名开发者报读课程,8,400名学习Zephyr及基于Zephyr之固件开发人员领取了证书。
除了教育资源外,我们还提供了nRF Connect for VS Code (IDE),这是一套专为使用nRF Connect SDK从零打造应用的扩展程序,旨在简化用户的开发体验。
nRF Connect SDK内部架构
基于Zephyr的深度开发已取得成果,就是面向用户的nRF Connect SDK。这款SDK以Zephyr为根基——不仅采用其部分组件,而是完整整合了内核、构建配置系统、库文件、协议及中间件等全部核心技术。在Zephyr基础上,nRF Connect SDK还融入了Nordic的专有功能与技术。
这种强大而全面的融合,为开发者提供了开箱即用的兼具广度和深度的功能性:包括示例代码、无线协议栈、网络协议、驱动程序、安全机制等丰富资源。这确保了开发人员能够将时间和精力集中在最重要的环节——为应用增添价值与差异化优势。对于无需实时操作系统或高级功能的设计,则提供nRF Connect SDK 裸机(Bare Metal)版本选项,既降低了开发简单蓝牙应用的门槛,又为升级至Zephyr实时操作系统及使用nRF Connect SDK完整功能提供了清晰的升级路径。
总体而言,Zephyr与Nordic的nRF Connect SDK能够化繁为简。如果客户拥有嵌入式设备并希望为其开发固件,Zephyr与nRF Connect SDK可以整合所有组件,帮助客户更快地进入市场。