[Zephyr] 1、在linux上安装Zephyr-OS并跑DEMO

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

0) 前言

Zephyr™项目是一个采用Apache 2.0协议许可，Linux基金会托管的协作项目。为所有资源受限设备，构建了针对低功耗、小型内存微处理器设备而进行优化的物联网嵌入式小型、可扩展的实时操作系统（RTOS），支持多种硬件架构及多种开发板，可以在小至8 kB内存的系统上运行。

采用深入的安全开发生命周期：安全验证，模糊和渗透测试，频繁的代码审查，静态代码分析，威胁建模和审查，以防止代码中的后门 。

支持Bluetooth, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, 802.15.4，6Lowpan, CoAP, IPv4, IPv6, 和 NFC 等标准，通过社区驱动的发展来改进和增强功能 。

这里作为入门篇，将介绍在linux上安装Zephyr，并基于模拟器和实体开发板进行DEMO编译运行。

1）下载、克隆到本地

将zephyr克隆到本地home目录下：

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

2) Zephyr Build系统简介

Zephyr工程使用CMake作为管理工程开发的工具。CMake能够生成不同格式的build文件，当前Zephyr支持下面两种构建管理工具：

• make: UNIX-Like平台
• ninja: 全平台支持

Zephyr工程的大多数DEMO采用ninja作为build工具，但是make也是能做所有类似工作的。

3) 设置开发环境

Zephyr可以在Windows\MAC\Linux上开发，这里仅介绍在linux上的设置：

• update下：

    sudo apt-get update
    sudo apt-get upgrade

• 安装依赖：

    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

• 安装开发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

• 安装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-env.sh
    cmake --version

• 安装Zephyr Software Development Kit（SDK）：

  Zephyr的SDK包含所有必须的工具和交叉编译器，用于支持build内核在不同的系统架构上。除此之外，它包括主机工具，如自定义QEMU二进制文件和主机编译器，如果需要的话，可以构建宿主工具。

  SDK支持以下架构：

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

  按照以下步骤在Linux主机系统上安装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：按照屏幕上的安装说明，工具链默认安装在/opt/zephyr-sdk/，但是建议在主目录下安装，这里我安装在~/zephyr-sdk

  设置全局变量vim ~/.zephyrrc：

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

4) 在QEMU中运行一个示例应用程序

为了直接在开发环境中快速测试，QEMU是一个很好的选择，通过配置其可以支持X86 and ARM Cortex-M3架构。

用X86模拟板级配置(qemu_x86)运行一个程序，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模拟器：ctrl-a，然后按x
可见QEMU并不是支持所有板子，有些时候需要拿真实板子来开发！

5) 在nRF51822-QFAA-PCA10028开发板上运行DEMOM^(#2)

这里首先测试的是Hello World：
第0步：设置编译环境：

cd zephyr
source zephyr-env.sh

第一步：用minicom连接串口，一会用来打印数据：

minicom -D  -b 115200

第二步：编译和烧写：

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： 有的时候会报：ERROR: ld.so: object 'libgtk3-nocsd.so.0' from LD_PRELOAD cannot be preloaded (cannot open shared object file): ignored.的错误(cmake时)，和fatal error: 2 No such file or directory: 'nrfjprog'的错误(flash时)，解决办法是在~/.zephyrc中添加环境变量，并重新source下环境变量：

➜  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

用同样的方法也可以测试nrf51_pca10028板子的下面两个DEMO：

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

6) 分析一个简单应用层代码，带你更深入一步

和5一样的nRF51开发板，不仅支持闪灯和按键工程，还支持很多骚操作。我们就拿最简单的beacon分析下吧（毕竟作为玩蓝牙的，所有的文章都得点一下题吧，哈哈）：

• samples/bluetooth/beacon

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

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

#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 

#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))函数，启动一个ble广播，其广播数据为static const struct bt_data ad[] 定义的数据。在nRF connect APP中可以搜索到该beacon信息：

在搜索列表里会发现有个叫Eddystone的蓝牙设备，其广播的数据为zephyr的主页网址～

时间不早了，其他更好玩的东西会在今后的文章中介绍～

LINKS

[1].getting started.
[2].nrf51_pca10028 doc
[3].ERROR: ld.so: object 'libgtk3-nocsd.so.0' from LD_PRELOAD

@beautifulzzzz
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