NXP

Zephyr微内核初探

2019-07-12 12:39发布

Linux基金会宣布了微内核项目Zephyr,发布了1.0内核版本。Zephyr微内核将被用于开发针对物联网设备的实时操作系统(RTOS)。该项目得到了英特尔、 NXP半导体、Synopsys和UbiquiOS等公司的支持。 更多信息(https://www.zephyrproject.org/content/zephyr-kernel-v100-release-notes)。

Linux主机开发环境建立

  • 这里使用Ubuntu 14.04 LTS 64 bit发行版,虚拟机软件使用VirtualBox,对于Linux的安装不是本文重点,可参照其它网上的文章。
  • 安装必要的工具包 sudo apt-get install git make gcc gcc-multilib g++ libc6-dev-i386 g++-multilib

Zephyr SDK安装

  • 新建目录 mkdir /home/panguolin/zephyr
  • 下载SDK0.7.2安装文件 wget https://nexus.zephyrproject.org/content/repositories/releases/ org/zephyrproject/zephyr-sdk/0.7.2-i686/zephyr-sdk-0.7.2-i686-setup.run
  • 安装SDK chmod +x zephyr-sdk-0.7.2-i686-setup.run sudo ./zephyr-sdk-0.7.2-i686-setup.run 提示默认安装在目录/opt/zephyr-sdk/下 Verifying archive integrity... All good. Uncompressing SDK for Zephyr 100% Enter target directory for SDK (default: /opt/zephyr-sdk/): 如果打算安装到其它目录,看到上述提示输入完整路径回车即可。
    安装信息大致如下: Installing SDK to /opt/zephyr-sdk/ Creating directory /opt/zephyr-sdk/ Success [*] Installing x86 tools... [*] Installing arm tools... [*] Installing arc tools... ... [*] Installing additional host tools... Success installing SDK. SDK is ready to be used. SDK安装成功。
  • SDK 0.7.2 组成
    • 支持的处理器架构
      • IA-32
      • ARM
      • ARC
    • 编译调试工具
      • GCC 5.2.0 cross-compiler for x86 + binutils + gdb, libgcc, newlib
      • GCC 5.2.0 cross-compiler for ARM + binutils + gdb, libgcc, newlib (multilib)
      • GCC 5.2.0 cross-compiler for MIPS + binutils + gdb, libgcc, newlib (multilib)
      • GCC 5.2.1 cross-compiler for IAMCU + binutils + gdb, libgcc, newlib
      • GCC 4.8.3 cross-compiler for ARC + binutils + gdb, libgcc, newlib (multilib)
    • 主机上一些工具
      • GCC 5.2.0 host compiler for i686, binutils, glibc 2.22
      • Python2.7
      • QEMU emulators version 2.1.3:
      • qemu-system-arm (zephyr specific patch)
      • qemu-system-mips
      • qemu-system-i386
      • make (GNU Make 4.1)
      • OpenOCD (Open On-Chip Debugger with additional Quark support)
  • 设置环境变量
    新建文件 ~/.zephyrrc 增加如下内容保存 export ZEPHYR_GCC_VARIANT=zephyr export ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR=/opt/zephyr-sdk 修改文件~/.bashrc ,在末尾添加一行source ~/.zephyrrc。这样在每次启动linux shell的时候可自动设置环境变量了。

Zephyr应用程序编译和运行

Zephyr已经可以在很多板子上运行了,支持的主板包括:
  • 基于x86 架构
    • MinnowBoard MAX
    • QEMU 2.1
    • Quark D2000 Boards
    • Quark SE Boards
    • Arduino 101 Board
    • Galileo and Galileo Gen 2
  • 基于ARM (v7-M and v7E-M)架构
    • QEMU 2.1 + patch
    • Arduino Due Board
    • NXP Freedom Development Platform
遗憾的是码农我目前没有一块真实的板卡,只能尝试使用QEMU虚拟环境仿真一下。尽管如此,对于Zephyr体验之旅已经足够了。
  • 下载Zephyr源码 cd /home/panguolin/zephyr git clone https://gerrit.zephyrproject.org/r/zephyr zephyr-project
  • 源码目录 tree -dL 1 . ├── arch 架构相关代码 ├── boards 板级代码 ├── doc 一些文档 ├── drivers 设备驱动 ├── include 开放接口的头文件 ├── kernel Microkernel代码, 以及架构无关的nanokernel代码 ├── lib 一些库,包括以精简的标准C库 ├── misc 杂七杂八 ├── net 网络相关。蓝牙栈和网络协议栈 ├── samples 例子 └── scripts 编译、测试有关脚本文件
  • 编译一个hello world应用
    我选择了一个ARM架构的qemu_cortex_m3板,看名称就知道是可以使用QEMU仿真运行的。
    • 进入源码目录 cd /home/panguolin/zephyr/zephyr-project
    • 设置编译环境变量 source zephyr-env.sh
    • 进入hello world例子编译目录,编译 cd samples/microkernel/apps/hello_world make BOARD=qemu_cortex_m3 ARCH=arm
    • 编译过程打印大致如下 Using /home/panguolin/zephyr/zephyr-project/boards/qemu_cortex_m3/qemu_cortex_m3_defconfig as base Merging /home/panguolin/zephyr/zephyr-project/kernel/configs/micro.config Merging prj.conf configuration written to .config ...省略一下打印... CC samples/microkernel/apps/hello_world/src/main.o LD samples/microkernel/apps/hello_world/src/built-in.o LINK zephyr.lnk BIN zephyr.bin make[2]: Leaving directory /home/panguolin/zephyr/zephyr- project/samples/microkernel/apps/hello_world/outdir make[1]: Leaving directory /home/panguolin/zephyr/zephyr-project
    • 运行hello world程序 make qemu 略去一些输出,最终运行效果 To exit from QEMU enter: 'CTRL+a, x' [QEMU] CPU: cortex-m3 Hello World!
    可以看到,打印出了Hello World!
    • hello world程序源码 cat src/main.c 部分代码如下 ... void main(void) { PRINT("Hello World! "); }
好了,zephyr之旅结束了。后续有时间更新一些关于zephyr源码分析的文章。

参考文献

https://www.zephyrproject.org