Zephyr RTOS
Transformez vos systèmes embarqués avec les capacités temps réel avancées de Zephyr RTOS et son intégration transparente.
Qu’est-ce que Zephyr ?
Zephyr RTOS est un système d’exploitation temps réel open source hautement configurable, hébergé par la Linux Foundation, conçu pour l’IoT (Internet des objets) et les dispositifs à ressources limitées dans les secteurs des technologies embarquées. Son architecture légère et évolutive prend en charge de multiples architectures matérielles, notamment Arm®, x86 et RISC‑V. Zephyr est optimisé pour les applications nécessitant une synchronisation précise, une sécurité renforcée et des performances évolutives, ce qui le rend adapté à divers secteurs tels que l’IoT, l’automobile, la santé et l’automatisation industrielle.
Les principaux défis de Zephyr RTOS
Contraintes de ressources
Zephyr RTOS est destiné à des cibles petites voire très petites — passerelles, interfaces utilisateur, capteurs. Ces dispositifs embarquent un MCU disposant de seulement quelques kilo-octets de mémoire pour exécuter les applications. Dans un tel environnement contraint, il est indispensable d’optimiser soigneusement le RTOS et ses bibliothèques associées pour répondre aux exigences du projet.
Sécurité
La plupart des dispositifs embarqués finaux exécutant un système d’exploitation temps réel (RTOS) sont déployés sur le terrain, et beaucoup d’entre eux ne sont pas facilement accessibles pour effectuer des mises à jour de firmware. Secure Boot, support à long terme et mises à jour logicielles à distance, incluant chiffrement des données et suivi des vulnérabilités, font partie des défis clés lors du développement de dispositifs embarqués pour les clients.
Scalabilité
L’acceptabilité de la solution Zephyr est directement liée à la scalabilité du projet. Maintenir un code source offrant de bonnes performances et une réactivité sur un large éventail de dispositifs embarqués, répondant à des exigences matérielles variées, est chronophage et très difficile.
Pourquoi Zephyr devient-il le framework incontournable pour le développement sur MCU ?
Un guide pour une adoption évolutive, sécurisée et prête pour la production des RTOS
Marc F. Muller
CTO & Co-Founder
La connaissance approfondie de Zephyr OS et des systèmes embarqués par Witekio nous a permis de transformer notre vision en réalité. Leur capacité à surmonter les défis matériels et à optimiser l’intégration logicielle a été déterminante pour atteindre nos objectifs. Et surtout, la documentation technique et la formation fournies par Witekio ont donné à notre équipe les moyens de gérer en toute confiance le développement futur du produit.
Fonctionnalités clés de Zephyr
Capacités temps réel
Zephyr fournit un ensemble complet de services noyau (multithreading, synchronisation inter-threads, allocation mémoire…), de fonctionnalités et d’algorithmes d’ordonnancement pour les développeurs. Ceci est indispensable pour les applications nécessitant un timing précis et une réactivité élevée, comme dans l’automatisation industrielle ou le secteur de la santé.
Support multi‑architecture
Zephyr prend en charge diverses architectures matérielles, notamment certains cœurs ARM Cortex, Intel x86, RISC‑V et Tensilica Xtensa. Des pilotes bas niveau sont fournis. Des dizaines de cartes de développement compatibles sont disponibles pour démarrer rapidement la mise en œuvre et l’évaluation de Zephyr.
Accent sur la sécurité
Zephyr intègre des fonctionnalités essentielles pour les systèmes embarqués : protection mémoire, contrôles d’accès et options de démarrage sécurisé. Plusieurs frameworks OTA sont également disponibles pour garantir la sécurisation et permettre à vos dispositifs de recevoir, sur le terrain, des mises à jour de sécurité et des correctifs. Les CVE de Zephyr sont suivies dans la base de données de vulnérabilités du NIST.
Architecture modulaire
Zephyr offre une grande flexibilité pour n’inclure que les composants nécessaires dans votre application, ainsi qu’un grand nombre d’options de configuration pour chacun d’eux. Cela permet d’optimiser l’empreinte du RTOS pour chaque cas d’usage spécifique, en se concentrant sur les ressources contraintes des appareils.
Un ensemble complet de bibliothèques, protocoles et pilotes simplifie le développement sur MCU. On peut citer par exemple la prise en charge de la connectivité Bluetooth, LoRaWAN, OpenThread, LVGL, littlefs, ainsi que de nombreux pilotes : interfaces réseau, écrans, contrôleurs tactiles, codecs audio…
Zephyr adopte un modèle de pilote reposant sur une configuration par device tree, permettant une intégration très simple et rapide des interfaces matérielles et des périphériques spécifiques. Intégrer une interface radio, un écran particulier ou tout autre composant ne nécessite généralement que quelques lignes de configuration dans le device tree. Vous êtes alors prêt à l’utiliser dans votre propre application. Ce modèle facilite la création de variantes d’un même produit avec différentes configurations matérielles.
De plus, Zephyr prend en charge l’intégration de modules externes : chaque projet peut développer des modules indépendants et facilement réutilisables, puis les intégrer. Des bibliothèques bien connues compilées en temps de build, comme cJSON ou des bibliothèques d’élément sécurisé, peuvent également être intégrées sous forme de modules Zephyr, sans avoir à réécrire le code source existant. Cela accélère le développement en réutilisant du code léger et éprouvé provenant d’autres RTOS ou environnements de développement.
Un ensemble complet de bibliothèques, protocoles et pilotes simplifie le développement sur MCU. On peut citer par exemple la prise en charge de la connectivité Bluetooth, LoRaWAN, OpenThread, LVGL, littlefs, ainsi que de nombreux pilotes : interfaces réseau, écrans, contrôleurs tactiles, codecs audio…
Zephyr adopte un modèle de pilote reposant sur une configuration par device tree, permettant une intégration très simple et rapide des interfaces matérielles et des périphériques spécifiques. Intégrer une interface radio, un écran particulier ou tout autre composant ne nécessite généralement que quelques lignes de configuration dans le device tree. Vous êtes alors prêt à l’utiliser dans votre propre application. Ce modèle facilite la création de variantes d’un même produit avec différentes configurations matérielles.
De plus, Zephyr prend en charge l’intégration de modules externes : chaque projet peut développer des modules indépendants et facilement réutilisables, puis les intégrer. Des bibliothèques bien connues compilées en temps de build, comme cJSON ou des bibliothèques d’élément sécurisé, peuvent également être intégrées sous forme de modules Zephyr, sans avoir à réécrire le code source existant. Cela accélère le développement en réutilisant du code léger et éprouvé provenant d’autres RTOS ou environnements de développement.
Zephyr est open source
Zephyr est un projet open source qui favorise l’effort collaboratif et permet aux développeurs d’accéder au code, de le modifier et d’y contribuer librement. Les principaux fournisseurs de MCU sont membres officiels du projet et y participent activement : Nordic Semiconductor, STMicroelectronics, NXP, Renesas… Des centaines de développeurs indépendants ont également déjà contribué à Zephyr en proposant des correctifs, de nouveaux pilotes, la prise en charge de nouvelles cartes, des outils, des informations de release, etc. Chaque semaine, de nombreuses pull requests sont soumises, examinées et fusionnées, ce qui fait de Zephyr le RTOS open source le plus activement développé à l’heure actuelle. Tout le monde est invité à participer, pourquoi pas vous ?
Hundreds of independent developers also already contributed to Zephyr to propose bug fixes, new drivers, boards support, tools, release information etc. Multiple Pull Requests are submitted, reviewed and merged each week, which makes Zephyr the most actively developed open sourse RTOS, actually. Everyone is welcome to participate, why not you?
Modèle de licence de Zephyr
Zephyr RTOS est distribué sous la licence Apache 2.0, une licence open source permissive qui encourage une adoption et une collaboration larges. Ce modèle de licence permet aux développeurs d’utiliser, de modifier et de distribuer librement le logiciel avec un minimum de contraintes, favorisant ainsi l’innovation et les contributions de la communauté. La licence Apache 2.0 offre également un cadre solide pour la protection de la propriété intellectuelle, garantissant que les contributions au projet Zephyr sont juridiquement sécurisées et que les utilisateurs et développeurs peuvent intégrer Zephyr dans leurs projets commerciaux et propriétaires sans risque de complications légales. Cette approche de licence à la fois ouverte et sécurisée fait de Zephyr un choix attractif pour un large éventail d’applications, des projets de passionnés aux déploiements industriels à grande échelle.
SUCCESS STORY
Accélération du développement de Profido, dispositif d’authentification sans fil sécurisé
La vision de Profido de redéfinir l’authentification électronique a soulevé d’importants défis techniques nécessitant une externalisation. Grâce à notre expertise approfondie en matériel et logiciel, nous avons pu accompagner Valmido sur :
- Débogage et optimisation matérielle
- Conception et intégration complètes du système logiciel
- Architecture de mise à jour OTA sécurisée
- Conception d’un protocole radio personnalisé
Principaux bénéfices de Zephyr pour les systèmes embarqués et les dispositifs connectés
Support multi‑plateforme
Dans un contexte global où l’approvisionnement de certains composants est difficile, tirer parti de l’architecture multi‑plateforme de Zephyr pour créer plusieurs variantes d’un même produit sur des MCU de fabricants différents constitue une solution intéressante, déjà intégrée dans les processus de développement et de production de plusieurs entreprises clientes de Witekio. L’approche modulaire de la configuration matérielle et l’intégration logicielle des bibliothèques et modules facilitent la création d’applications portables. Cela permet d’éviter des difficultés lors de la production, notamment lorsque des milliers voire des millions de dispositifs et de produits commerciaux doivent être fabriqués aujourd’hui.
Écosystème RTOS éprouvé
Zephyr n’est pas seulement un système d’exploitation temps réel (RTOS) open source avec quelques stacks supplémentaires pour démarrer la création de dispositifs IoT sur MCU : c’est un véritable écosystème. Un riche ensemble de bibliothèques, de fonctionnalités et de protocoles est fourni « out of the box » et maintenu par l’équipe de développement cœur de Zephyr. Comparé à d’autres solutions bien connues et à d’autres RTOS telles que FreeRTOS ou ThreadX, Zephyr offre un ensemble de composants infiniment plus vaste et plus complet : cartes supportées, outils de développement, etc., prêts à être intégrés dans vos applications.
Compared to other well-known solutions and other RTOSES such as FreeRTOS or ThreadX, Zephyr offers an infinitely larger and richest set of components, such as supported boards and development tools, ready to be integrated into your applications.
Communauté Zephyr
Zephyr ne cesse de croître grâce à une vaste communauté active qui soutient le développement du RTOS et de ses bibliothèques associées. De nombreux événements et conférences internationaux en after‑work, organisés ou soutenus par le projet Zephyr et la Linux Foundation, encouragent cette dynamique. Cette communauté active permet de développer rapidement des solutions complexes et de corriger les éventuels bugs du code source. Le « upstreaming » des contributions est encouragé, apprécié et examiné avec soin par l’équipe cœur de développement de Zephyr.
The active community allows developing complex solutions quickly and fix eventual bugs in the source code. Up-streaming code is encouraged, appreciated and reviewed with care by Zephyr core development team.
Zephyr, un choix sécurisé pour le développement MCU embarqué
Dans ce webinaire, Witekio vous explique pourquoi Zephyr RTOS est l’une des options les plus sûres et les plus fiables pour le développement embarqué sur microcontrôleurs. Que vous conceviez des dispositifs médicaux connectés, des systèmes d’automatisation industrielle ou des plateformes IoT, assurer la sécurité de votre RTOS est essentiel — et Zephyr répond à cette exigence.
Cette session vous présente les principales fonctionnalités de sécurité de Zephyr, notamment :
- Intégrité du firmware
- Communications sécurisées
- Protection mémoire et mode utilisateur
- Environnements d’exécution de confiance (TEE)
- Conformité aux normes de sécurité industrielles
Vous bénéficierez également d’une vue d’ensemble de l’écosystème Zephyr, de conseils pratiques pour la mise en œuvre, et d’une séance de questions-réponses en direct pour répondre aux préoccupations majeures des développeurs.
Que vous débutiez avec Zephyr ou que vous l’ayez déjà intégré à votre stack, cette présentation vous apportera une base solide pour la conception de systèmes embarqués sécurisés.
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