[Zephyr] 1、在linux上安裝Zephyr-OS並跑DEMO

摘要： 星期五, 14. 九月 2018 02:18上午 - BEAUTIFULZZZZ 0) 前言 Zephyr™專案是一個採用Apache 2.0協議許可，Linux基金會託管的協作專案。為所有資源受限裝置，構建了針對低功耗、小型記憶體微處理器裝置而進行優化的物聯網嵌入式小型、...

星期五, 14. 九月 2018 02:18上午 - BEAUTIFULZZZZ

0) 前言

Zephyr™專案是一個採用Apache 2.0協議許可，Linux基金會託管的協作專案。為所有資源受限裝置，構建了針對低功耗、小型記憶體微處理器裝置而進行優化的物聯網嵌入式小型、可擴充套件的實時作業系統（RTOS），支援多種硬體架構及多種開發板，可以在小至8 kB記憶體的系統上執行。

採用深入的安全開發生命週期：安全驗證，模糊和滲透測試，頻繁的程式碼審查，靜態程式碼分析，威脅建模和審查，以防止程式碼中的後門 。

支援Bluetooth, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, 802.15.4，6Lowpan, CoAP, IPv4, IPv6, 和 NFC 等標準，通過社群驅動的發展來改進和增強功能 。

這裡作為入門篇，將介紹在linux上安裝Zephyr，並基於模擬器和實體開發板進行DEMO編譯執行。

1）下載、克隆到本地

將zephyr克隆到本地home目錄下：

cd ~
git clone [email protected]:zephyrproject-rtos/zephyr.git

2) Zephyr Build系統簡介

Zephyr工程使用CMake作為管理工程開發的工具。CMake能夠生成不同格式的build檔案，當前Zephyr支援下面兩種構建管理工具：

• make: UNIX-Like平臺
• ninja: 全平臺支援

Zephyr工程的大多數DEMO採用ninja作為build工具，但是make也是能做所有類似工作的。

3) 設定開發環境

Zephyr可以在Windows\MAC\Linux上開發，這裡僅介紹在linux上的設定：

• update下：

  sudo apt-get update
  sudo apt-get upgrade

• 安裝依賴：

  sudo apt-get install --no-install-recommends git cmake ninja-build gperf \
  ccache doxygen dfu-util device-tree-compiler \
  python3-ply python3-pip python3-setuptools python3-wheel xz-utils file \
  make gcc-multilib autoconf automake libtool librsvg2-bin \
  texlive-latex-base texlive-latex-extra latexmk texlive-fonts-recommended

• 安裝開發Zephyr所需要的附加包：

  cd ~/zephyr# or to your directory where zephyr is cloned
  pip3 install --user -r scripts/requirements.txt

• 安裝3.8.2版本及以上的CMake：

  mkdir $HOME/cmake && cd $HOME/cmake
  wget https://cmake.org/files/v3.8/cmake-3.8.2-Linux-x86_64.sh
  yes | sh cmake-3.8.2-Linux-x86_64.sh | cat
  echo "export PATH=$PWD/cmake-3.8.2-Linux-x86_64/bin:\$PATH" >> $HOME/.zephyrrc
  source <zephyr git clone location>/zephyr-env.sh
  cmake --version

• 安裝Zephyr Software Development Kit（SDK）：

  Zephyr的SDK包含所有必須的工具和交叉編譯器，用於支援build核心在不同的系統架構上。除此之外，它包括主機工具，如自定義QEMU二進位制檔案和主機編譯器，如果需要的話，可以構建宿主工具。

  SDK支援以下架構：

  • X86
  • X86 IAMCU ABI
  • ARM
  • ARC
  • Nios II
  • Xtensa
  • RISC-V

  按照以下步驟在Linux主機系統上安裝SDK：

  cd ~/Downloads/
  wget https://github.com/zephyrproject-rtos/meta-zephyr-sdk/releases/download/0.9.3/zephyr-sdk-0.9.3-setup.run
  sh zephyr-sdk-0.9.3-setup.run

  注：按照螢幕上的安裝說明，工具鏈預設安裝在 /opt/zephyr-sdk/ ，但是建議在主目錄下安裝，這裡我安裝在 ~/zephyr-sdk

  設定全域性變數 vim ~/.zephyrrc ：

  export ZEPHYR_TOOLCHAIN_VARIANT=zephyr
  export ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR=/home/btfz/zephyr-sdk

4) 在QEMU中執行一個示例應用程式

為了直接在開發環境中快速測試，QEMU是一個很好的選擇，通過配置其可以支援X86 and ARM Cortex-M3架構。

用X86模擬板級配置(qemu_x86)執行一個程式，如下：

cd $ZEPHYR_BASE/samples/hello_world
mkdir build && cd build

# Use cmake to configure a Ninja-based build system:
cmake -GNinja -DBOARD=qemu_x86 ..

# Now run ninja on the generated build system:
ninja
ninja run

退出qemu模擬器：ctrl-a，然後按x

可見QEMU並不是支援所有板子，有些時候需要拿真實板子來開發！

5) 在nRF51822-QFAA-PCA10028開發板上執行DEMOM ^{( ofollow,noindex" target="_blank">#2 )}

這裡首先測試的是Hello World：

第0步：設定編譯環境：

cd zephyr
source zephyr-env.sh

第一步：用minicom連線串列埠，一會用來列印資料：

minicom -D <tty_device> -b 115200

第二步：編譯和燒寫：

cd $ZEPHYR_BASE/samples/hello_world
mkdir build && cd build

# Use cmake to configure a Ninja-based build system:
cmake -GNinja -DBOARD=nrf51_pca10028 ..

# Now run ninja on the generated build system:
ninja
ninja flash

注：有的時候會報： ERROR: ld.so: object 'libgtk3-nocsd.so.0' from LD_PRELOAD cannot be preloaded (cannot open shared object file): ignored. 的錯誤(cmake時)，和 fatal error: 2 No such file or directory: 'nrfjprog' 的錯誤(flash時)，解決辦法是在~/.zephyrc中新增環境變數，並重新source下環境變數：

➜hello_world git:(master) cat ~/.zephyrrc 
export PATH=/home/btfz/cmake/cmake-3.8.2-Linux-x86_64/bin:$PATH
export ZEPHYR_TOOLCHAIN_VARIANT=zephyr
export ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR=/home/btfz/zephyr-sdk

export LD_PRELOAD=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libgtk3-nocsd.so.0
export PATH=$PATH:/home/btfz/Downloads/AAAA/nRF5x-Command-Line-Tools_9_7_3/nrfjprog

用同樣的方法也可以測試nrf51_pca10028板子的下面兩個DEMO：

• samples/basic/blinky
• samples/basic/button

6) 分析一個簡單應用層程式碼，帶你更深入一步

和5一樣的nRF51開發板，不僅支援閃燈和按鍵工程，還支援很多騷操作。我們就拿最簡單的beacon分析下吧（畢竟作為玩藍芽的，所有的文章都得點一下題吧，哈哈）：

• samples/bluetooth/beacon

/* main.c - Application main entry point */

/*
 * Copyright (c) 2015-2016 Intel Corporation
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 */

#include <zephyr/types.h>
#include <stddef.h>
#include <misc/printk.h>
#include <misc/util.h>

#include <bluetooth/bluetooth.h>
#include <bluetooth/hci.h>

#define DEVICE_NAME CONFIG_BT_DEVICE_NAME
#define DEVICE_NAME_LEN (sizeof(DEVICE_NAME) - 1)

/*
 * Set Advertisement data. Based on the Eddystone specification:
 * https://github.com/google/eddystone/blob/master/protocol-specification.md
 * https://github.com/google/eddystone/tree/master/eddystone-url
 */
static const struct bt_data ad[] = {
BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_NO_BREDR),
BT_DATA_BYTES(BT_DATA_UUID16_ALL, 0xaa, 0xfe),
BT_DATA_BYTES(BT_DATA_SVC_DATA16,
0xaa, 0xfe, /* Eddystone UUID */
0x10, /* Eddystone-URL frame type */
0x00, /* Calibrated Tx power at 0m */
0x00, /* URL Scheme Prefix http://www. */
'z', 'e', 'p', 'h', 'y', 'r',
'p', 'r', 'o', 'j', 'e', 'c', 't',
0x08) /* .org */
};

/* Set Scan Response data */
static const struct bt_data sd[] = {
BT_DATA(BT_DATA_NAME_COMPLETE, DEVICE_NAME, DEVICE_NAME_LEN),
};

static void bt_ready(int err)
{
if (err) {
printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);
return;
}

printk("Bluetooth initialized\n");

/* Start advertising */
err = bt_le_adv_start(BT_LE_ADV_NCONN, ad, ARRAY_SIZE(ad),
sd, ARRAY_SIZE(sd));
if (err) {
printk("Advertising failed to start (err %d)\n", err);
return;
}

printk("Beacon started\n");
}

void main(void)
{
int err;

printk("Starting Beacon Demo\n");

/* Initialize the Bluetooth Subsystem */
err = bt_enable(bt_ready);
if (err) {
printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);
}
}

最 核心 的就是bt_le_adv_start(BT_LE_ADV_NCONN, ad, ARRAY_SIZE(ad),sd, ARRAY_SIZE(sd))函式，啟動一個ble廣播，其 廣播資料 為static const struct bt_data ad[] 定義的資料。在nRF connect APP中可以搜尋到該beacon資訊：

在搜尋列表裡會發現有個叫Eddystone的藍芽裝置，其 廣播的資料 為zephyr的主頁網址～

時間不早了，其他更好玩的東西會在今後的文章中介紹～

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