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Zephyr之内核学习

内核

Zephyr的内核是一个实时内核，包含了实时内核所应有的绝大部分功能， 在此概要列举如下：

• 任务调度。支持基于优先级的可剥夺（Preemptive）和协作(Cooperative)调度，支持基于时间分片（Time-slicing）的轮询调度（Round-robin），支持 Earliest Deadline First (EDF)调度算法，可选三种任务就绪队列的实现以满足不同应用需求：简单的单级队列，传统的多级队列，基于红黑树的队列。

• 任务间同步。支持二进制信号量（Binary semaphore）, 普通信号量（Counting semaphore）互斥量(Mutex) 和快速用户态互斥量（Futex）。任务间数据传输。支持基本数据队列，增强数据队列和邮箱，支持工作队列(workqueue)内存分配。所有内核资源编译时静态分配，支持基于可变和固定长内存池的动态内存分配和释放。

• 内核扩展。支持内核Tickless和功耗管理，支持内存保护、堆栈溢出检测和用户/内核态，支持同构多核SMP和异构多核AMP，支持POSIX API（PSE51和PSE52） 同时支持在符合POSIX API上的OS上，例如Linux，作为应用运行。

内核服务

构建在内核之上，Zephyr包含了大量的内核服务，在此列举其中比较重要的服务：

• 设备驱动框架。如Linux内核一样，Zephyr中有一个比较完善的设备驱动框架，包含了大量的各式各样的设备驱动，驱动实现上借鉴了Linux设备驱动的成功经验， 并采用了设备树（Device tree）和Kconfig进行管理和配置，从而可以简化设备驱动的开发和使用。

• 网络协议栈。在物联网时代，互联互通是重中之重，为此Zephyr并没有选择移植一个嵌入式网络协议栈，而是从头开始设计实现。Zephyr的网络协议栈同时支持 IPv4和IPv6协议，支持多个网络接口，支持多种L2连接方式如ethernet、802.15.4、蓝牙、802.11，CAN等，这使得在IPv6协议下可以统一不同的底层连接方 式，支持SAL(Socket Abstract Layer)可以集成不同网络协议栈的实现，例如集成外部Wi-Fi、5G、NB-IoT模块。

• 在应用协议上，Zephyr支持MQTT、COAP和 LWM2M等新一代物联网应用协议。

• 蓝牙协议栈。Zephyr的蓝牙协议栈是少数几个完整的开源实现，支持蓝牙5.1标准，支持蓝牙Mesh协议。Zephyr与蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）有着良好合作， 蓝牙技术联盟推荐Zephyr的蓝牙协议栈作为新一代蓝牙标准的参考实现之一。

应用服务

在内核服务之上，Zephyr也包含了大量的应用层服务和参考例程，可以大大加速应用的开发，例如信息安全库ARM MBED TLS，图形库little vgl、新一代物联网协议、和 不同云平台的连接支持等等。Zephyr支持以模块（module）的形式集成第三方代码，进一步扩展了Zephyr的生态。