乐鑫对 Zephyr 的最新支持

过去一年中，乐鑫持续进行 Zephyr 项目开发，不仅增加了移植层和外设驱动，而且还在 Zephyr 工具、代码库和 Bug 修复等方面有所贡献。本文旨在介绍我们近期对 Zephyr 的新增支持，以及未来对该项目的支持方向。 

通往低功耗模式之路

Zephyr 正在从 Pin Mux 向 Pin Control 转变。Pin Control 是一种新的机制，它为配置 IO 引脚的输入输出方向和启用上拉/下拉，提供了一种更好的方式。更重要的是，它支持将引脚分配给一个特定的外设。相较于 Zephyr 用户，这项功能对那些致力于提供架构支持的人影响更大。

目前乐鑫 ESP SoC 的 Pin Control 移植工作已经完成，这也意味着我们在芯片低功耗方面达到了一个重要的里程碑。

Wi-Fi 管理器支持

我们在 ESP SoC 上移植 Zephyr 时，发现 ESP SoC 已经以扩展芯片的方式成为 Wi-Fi 解决方案。大多数系统还会包含另一个运行 Zephyr 的 CPU，它通过串行端口连接到 ESP SoC 之后，就可以连 Wi-Fi 了。

ESP SoC 更适合这类应用，并且是第一批被移植到 Zephyr 的自带 Wi-Fi 功能的芯片。值得一提的是，我们还成功支持了 Zephyr 的 Wi-Fi 管理器。虽然没有为它增加新功能，但可以使已经使用 Wi-Fi 管理器 API 的用户，由此逐渐熟悉对 ESP SoC Wi-Fi 系统的控制。

ESP SoC 上的 Zephyr 与并行处理

非对称多处理 (Asymmetric Multiprocessing, AMP) 是乐鑫实现对 Zephyr 支持的重要突破之一。总的来说，AMP 意味着将系统中的每一个内核都作为独立的处理器，来运行自己的任务/固件/操作系统等。从某种意义上说，这就像在单个微控制器中进行并行计算（这一点在 ESP-IDF 中还未进行过探索）。

Zephyr 的 AMP 解决方案与 ESP-IDF 解决方案在多核微控制器的使用方式上有所不同。到目前为止，ESP-IDF 侧重于 SMP（对称多处理），而 Zephyr 则是 AMP。对乐鑫来说，在 ESP SoC 上提供 AMP 的首要目标是：

• 网络负载处理：一个核心负责处理网络负载，另一个专用于运行用户应用程序
• 并行嵌入式软件：允许非关键程序与关键程序分开执行
• 冗余处理：同一套固件可以在 ESP SoC 不同内核上并行运行
• 通用并行处理：在一个封装中提供两个 MCU

目前，这部分还处于 Push Request 阶段，还未正式合并，用户可以进行测试。

外设支持

ESP SoC 的外设资源丰富，移植工作也相对复杂。我们非常感谢来自 Zephyr 社区的开发者们与我们合作移植外设。目前，ESP SoC 外设的移植状态如下：

表格说明：

• Beta：功能已开发，或处于最终测试/合并阶段
• WIP：乐鑫团队正在进行的工作
• Community：社区成员正在进行的工作
• Yes：支持该特性
• No：不支持该特性
• N/A：不适用于本设备
• 所有支持取决于具体场景

为何上表未列出 ESP32-S3 的支持情况？

我们已经开始了 ESP32-S3 的移植工作。值得注意的是 ESP32-S3 是一款比较特殊的 SoC，相较于 ESP32-S2，它增加了双核和蓝牙支持；相较于 ESP32，它增加了一个 USB-OTG 外设和更强大的 CPU。

总而言之，ESP32-S3 的开发在被正式纳入 Zephyr 项目前需要满足以下三个条件：

• 多核支持：我们正尝试通过 AMP 实现（这是目前的一个代码合并请求）
• 低功耗模式：已开展相关工作
• 对 USB-OTG 的支持：将在后续计划中实现

在满足上述三个条件之前，我们建议开发者优先使用 ESP32 或 ESP32-S2。现阶段，它们是运行 Zephyr 的最佳选择。 

未来的支持方向

乐鑫计划持续支持 Zephyr 项目。我们将重点开发基于 ESP SoC 的 Zephyr AMP 方案，使操作系统在不同微控制器上实现并行处理。

乐鑫欢迎广大用户为我们提供宝贵意见和建议，我们将高度重视所有反馈，持续优化并改进产品，为构建物联网项目提供更全面和便捷的支持。

相关资源

• 查看上次更新后的项目进展
• 从 Pin Mux 转向 Pin Control
• GitHub 上的 AMP 代码合并请求