過去一年中，樂鑫持續(xù)進行 Zephyr 項目開發(fā)，不僅增加了移植層和外設驅(qū)動，而且還在 Zephyr 工具、代碼庫和 Bug 修復等方面有所貢獻。本文旨在介紹我們近期對 Zephyr 的新增支持，以及未來對該項目的支持方向。

通往低功耗模式之路

Zephyr 正在從 Pin Mux 向 Pin Control 轉(zhuǎn)變。Pin Control 是一種新的機制，它為配置 IO 引腳的輸入輸出方向和啟用上拉/下拉，提供了一種更好的方式。更重要的是，它支持將引腳分配給一個特定的外設。相較于 Zephyr 用戶，這項功能對那些致力于提供架構(gòu)支持的人影響更大。

目前樂鑫 ESP SoC 的 Pin Control 移植工作已經(jīng)完成，這也意味著我們在芯片低功耗方面達到了一個重要的里程碑。

Wi-Fi 管理器支持

我們在 ESP SoC 上移植 Zephyr 時，發(fā)現(xiàn) ESP SoC 已經(jīng)以擴展芯片的方式成為 Wi-Fi 解決方案。大多數(shù)系統(tǒng)還會包含另一個運行 Zephyr 的 CPU，它通過串行端口連接到 ESP SoC 之后，就可以連 Wi-Fi 了。

ESP SoC 更適合這類應用，并且是第一批被移植到 Zephyr 的自帶 Wi-Fi 功能的芯片。值得一提的是，我們還成功支持了 Zephyr 的 Wi-Fi 管理器。雖然沒有為它增加新功能，但可以使已經(jīng)使用 Wi-Fi 管理器 API 的用戶，由此逐漸熟悉對 ESP SoC Wi-Fi 系統(tǒng)的控制。

ESP SoC 上的 Zephyr 與并行處理

非對稱多處理 (Asymmetric Multiprocessing, AMP) 是樂鑫實現(xiàn)對 Zephyr 支持的重要突破之一?？偟膩碚f，AMP 意味著將系統(tǒng)中的每一個內(nèi)核都作為獨立的處理器，來運行自己的任務/固件/操作系統(tǒng)等。從某種意義上說，這就像在單個微控制器中進行并行計算（這一點在 ESP-IDF 中還未進行過探索）。

Zephyr 的 AMP 解決方案與 ESP-IDF 解決方案在多核微控制器的使用方式上有所不同。到目前為止，ESP-IDF 側(cè)重于 SMP（對稱多處理），而 Zephyr 則是 AMP。對樂鑫來說，在 ESP SoC 上提供 AMP 的首要目標是：

• 網(wǎng)絡負載處理：一個核心負責處理網(wǎng)絡負載，另一個專用于運行用戶應用程序

• 并行嵌入式軟件：允許非關(guān)鍵程序與關(guān)鍵程序分開執(zhí)行

• 冗余處理：同一套固件可以在 ESP SoC 不同內(nèi)核上并行運行

• 通用并行處理：在一個封裝中提供兩個 MCU

目前，這部分還處于 Push Request 階段，還未正式合并，用戶可以進行測試。

外設支持

ESP SoC 的外設資源豐富，移植工作也相對復雜。我們非常感謝來自 Zephyr 社區(qū)的開發(fā)者們與我們合作移植外設。目前，ESP SoC 外設的移植狀態(tài)如下：

表格說明：

• Beta：功能已開發(fā)，或處于最終測試/合并階段

• WIP：樂鑫團隊正在進行的工作

• Community：社區(qū)成員正在進行的工作

• Yes：支持該特性

• No：不支持該特性

• N/A：不適用于本設備

• 所有支持取決于具體場景

為何上表未列出 ESP32-S3 的支持情況？

我們已經(jīng)開始了 ESP32-S3 的移植工作。值得注意的是 ESP32-S3 是一款比較特殊的 SoC，相較于 ESP32-S2，它增加了雙核和藍牙支持；相較于 ESP32，它增加了一個 USB-OTG 外設和更強大的 CPU。

總而言之，ESP32-S3 的開發(fā)在被正式納入 Zephyr 項目前需要滿足以下三個條件：

• 多核支持：我們正嘗試通過 AMP 實現(xiàn)（這是目前的一個代碼合并請求）

• 低功耗模式：已開展相關(guān)工作

• 對 USB-OTG 的支持：將在后續(xù)計劃中實現(xiàn)

在滿足上述三個條件之前，我們建議開發(fā)者優(yōu)先使用 ESP32 或 ESP32-S2。現(xiàn)階段，它們是運行 Zephyr 的最佳選擇。?

未來的支持方向

樂鑫計劃持續(xù)支持 Zephyr 項目。我們將重點開發(fā)基于 ESP SoC 的 Zephyr AMP 方案，使操作系統(tǒng)在不同微控制器上實現(xiàn)并行處理。

樂鑫歡迎廣大用戶為我們提供寶貴意見和建議 (https://www.espressif.com/en/contact-us/technical-inquiries/other-technical-issues)，我們將高度重視所有反饋，持續(xù)優(yōu)化并改進產(chǎn)品，為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)項目提供更全面和便捷的支持。

相關(guān)資源

• 查看上次更新后的項目進展：https://www.espressif.com/en/news/new_operating_systems_in_ESP32

• 從 Pin Mux 轉(zhuǎn)向 Pin Control：https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/issues/39740

• GitHub 上的 AMP 代碼合并請求：https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr/pull/44645