[Zephyr] 一、在linux上安裝Zephyr-OS並跑DEMO

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

0) 前言

Zephyr™項目是一個採用Apache 2.0協議許可，Linux基金會託管的協做項目。爲全部資源受限設備，構建了針對低功耗、小型內存微處理器設備而進行優化的物聯網嵌入式小型、可擴展的實時操做系統（RTOS），支持多種硬件架構及多種開發板，能夠在小至8 kB內存的系統上運行。

採用深刻的安全開發生命週期：安全驗證，模糊和滲透測試，頻繁的代碼審查，靜態代碼分析，威脅建模和審查，以防止代碼中的後門 。

支持Bluetooth, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi, 802.15.4，6Lowpan, CoAP, IPv4, IPv6, 和 NFC 等標準，經過社區驅動的發展來改進和加強功能 。

這裏做爲入門篇，將介紹在linux上安裝Zephyr，並基於模擬器和實體開發板進行DEMO編譯運行。

1）下載、克隆到本地

將zephyr克隆到本地home目錄下：

cd ~
git clone git@github.com:zephyrproject-rtos/zephyr.git

2) Zephyr Build系統簡介

Zephyr工程使用CMake做爲管理工程開發的工具。CMake可以生成不一樣格式的build文件，當前Zephyr支持下面兩種構建管理工具：

• make: UNIX-Like平臺
• ninja: 全平臺支持

Zephyr工程的大多數DEMO採用ninja做爲build工具，可是make也是能作全部相似工做的。

3) 設置開發環境

Zephyr能夠在Windows\MAC\Linux上開發，這裏僅介紹在linux上的設置：

• 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所須要的附加包：

  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包含全部必須的工具和交叉編譯器，用於支持build內核在不一樣的系統架構上。除此以外，它包括主機工具，如自定義QEMU二進制文件和主機編譯器，若是須要的話，能夠構建宿主工具。

  SDK支持如下架構：

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

  按照如下步驟在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：按照屏幕上的安裝說明，工具鏈默認安裝在/opt/zephyr-sdk/，可是建議在主目錄下安裝，這裏我安裝在~/zephyr-sdk

  設置全局變量vim ~/.zephyrrc：

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

4) 在QEMU中運行一個示例應用程序

爲了直接在開發環境中快速測試，QEMU是一個很好的選擇，經過配置其能夠支持X86 and ARM Cortex-M3架構。

用X86模擬板級配置(qemu_x86)運行一個程序，以下：

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，而後按x
可見QEMU並非支持全部板子，有些時候須要拿真實板子來開發！

5) 在nRF51822-QFAA-PCA10028開發板上運行DEMOM^(#2)

這裏首先測試的是Hello World：
第0步：設置編譯環境：

cd zephyr
source zephyr-env.sh

第一步：用minicom鏈接串口，一會用來打印數據：

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中添加環境變量，並從新source下環境變量：

➜  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

用一樣的方法也能夠測試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代碼，帶你更深刻一步

和5同樣的nRF51開發板，不只支持閃燈和按鍵工程，還支持不少騷操做。咱們就拿最簡單的beacon分析下吧（畢竟做爲玩藍牙的，全部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))函數，啓動一個ble廣播，其廣播數據爲static const struct bt_data ad[] 定義的數據。在nRF connect APP中能夠搜索到該beacon信息：

在搜索列表裏會發現有個叫Eddystone的藍牙設備，其廣播的數據爲zephyr的主頁網址～

時間不早了，其餘更好玩的東西會在從此的文章中介紹～

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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