{"id":6435,"date":"2024-10-15T05:00:49","date_gmt":"2024-10-15T04:00:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blaess.fr\/christophe\/?p=6435"},"modified":"2024-10-15T11:52:23","modified_gmt":"2024-10-15T10:52:23","slug":"zephir-os-et-raspberry-pico-premiere-prise-en-main","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blaess.fr\/christophe\/2024\/10\/15\/zephir-os-et-raspberry-pico-premiere-prise-en-main\/","title":{"rendered":"Zephyr OS – 1 – D\u00e9couverte sur Raspberry Pi Pico"},"content":{"rendered":"
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Zephyr 0S<\/mark><\/strong> est un syst\u00e8me d’exploitation temps r\u00e9el que l’on peut utiliser sur de petits microcontr\u00f4leurs pour r\u00e9aliser des t\u00e2ches relativement simples avec un comportement temporel pr\u00e9cis.<\/p>\n\n\n\n

Nous allons l’\u00e9tudier pendant quelques articles en nous appuyant sur des mod\u00e8les de microcontr\u00f4leurs r\u00e9pandus, peu co\u00fbteux et faciles \u00e0 se procurer comme le Raspberry Pi Pico<\/mark><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Attention : il s’agit bien du \u00ab\u00a0Raspberry Pi Pico\u00a0\u00bb et pas<\/strong> du \u00ab\u00a0Raspberry Pi Pico 2<\/strong>\u00a0\u00bb sorti il y a quelques semaines<\/mark>. Ce dernier est architectur\u00e9 autour d’un microcontr\u00f4leur diff\u00e9rent et n’est pas encore support\u00e9 par Zephyr Os au moment de la r\u00e9daction de cet article.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

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Introduction<\/h1>\n\n\n\n

Zephyr OS<\/h2>\n\n\n\n

Les microprocesseurs et microcontr\u00f4leurs sont omnipr\u00e9sents dans l’informatique industrielle, dans l’Internet des objets (IOT<\/em>) et m\u00eame dans la plupart des \u00e9quipements \u00e9lectroniques que l’on rencontre au quotidien. Lorsque la composante \u00ab\u00a0informatique\u00a0\u00bb d’un \u00e9quipement est suffisamment importante, on d\u00e9l\u00e8gue le travail \u00e0 un microprocesseur<\/mark><\/strong> sur lequel on fait tourner un syst\u00e8me d’exploitation<\/mark><\/strong> (Operating System – OS<\/em>) comme Linux embarqu\u00e9<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Lorsque le travail logiciel est relativement simple, r\u00e9p\u00e9titif et ne n\u00e9cessite pas de grosse capacit\u00e9 de calcul ou de stockage on se tourne vers un microcontr\u00f4leur<\/mark><\/strong>. Les microcontr\u00f4leurs existent dans des gammes tr\u00e8s vari\u00e9es, de la famille des PIC \u00e0 celle des STM32 en passant par les AVR, LPC, etc. Cela offre un choix tr\u00e8s large pour le concepteur d’un circuit.<\/p>\n\n\n\n

En contrepartie, les m\u00e9thodes de programmation pour acc\u00e9der aux fonctionnalit\u00e9s offertes par un microcontr\u00f4leur varient sensiblement d’un mod\u00e8le \u00e0 l’autre. Il est difficile d’\u00e9crire du code portable d’un microcontr\u00f4leur \u00e0 un autre, car ils n’offrent pas de m\u00e9thodes de d\u00e9veloppement g\u00e9n\u00e9ralis\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Mais heureusement des efforts ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9s pour offrir un socle commun, permettant de disposer d’une interface de programmation (Application Programming Interface – API<\/em>) standard et riche. Il s’agit tout simplement de doter les microcontr\u00f4leurs d’un OS sur lequel on peut appuyer le d\u00e9veloppement sp\u00e9cifique. Plusieurs syst\u00e8mes de ce type ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9s : \u00b5C\/OS<\/em>, Contiki<\/em>, RIOT<\/em>, etc. Nous allons nous int\u00e9resser \u00e0 un OS pour microcontr\u00f4leurs<\/mark><\/strong> qui semblent de plus en plus actif aujourd’hui : Zephyr<\/mark><\/strong> \u00ae<\/strong><\/strong> . Il s’agit d’une marque d\u00e9pos\u00e9e par la Linux Foundation<\/em> qui g\u00e8re aujourd’hui ce projet, initialement cr\u00e9\u00e9 par Wind River<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Raspberry Pico<\/h2>\n\n\n\n

Depuis 2012, la Fondation Raspberry Pi<\/strong><\/a> a produit de nombreux mod\u00e8les de \u00ab\u00a0Single Board Computer<\/em>\u00a0\u00bb , petits ordinateurs monocartes n\u00e9cessitant simplement l’ajout d’un clavier, d’un \u00e9cran, d’une alimentation et d’une carte micro-SD pour offrir toutes les fonctionnalit\u00e9s d’un ordinateur classique. Ce sont tous les mod\u00e8les 1B\/B+\/A, 2B, 3B\/B+\/A, 4B\/A, 400, 5 ainsi que les petits Zero 1\/W\/2W.<\/p>\n\n\n\n

Un mod\u00e8le tr\u00e8s diff\u00e9rent a \u00e9t\u00e9 produit en 2021 : le Raspberry Pi Pico<\/mark><\/strong>. Il n’est pas con\u00e7u autour d’un microprocesseur mais autour d’un micro-contr\u00f4leur (RP2040) sp\u00e9cifiquement con\u00e7u pour l’occasion, avec 264Ko de RAM et 2Mo de m\u00e9moire flash int\u00e9gr\u00e9e. Une seconde version, Raspberry Pi Pico 2, disponible depuis ao\u00fbt 2024, est construite autour d’un nouveau micro-contr\u00f4leur (RP2350) et dispose de 4Mb de m\u00e9moire flash. Elle n’est pas encore support\u00e9e par Zephyr.<\/p>\n\n\n\n

Malgr\u00e9 leur ressemblance, il est important de ne pas confondre le Raspberry Pi Zero (sur lequel on installe un syst\u00e8me Linux normal et des applications classiques) et le Raspberry Pi Pico qui ne peut contenir qu’un OS minimal comme Zephyr et un volume de code assez r\u00e9duit.<\/p>\n\n\n

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L\u00e0 o\u00f9 les Rasberry Pi classiques (y compris le Zero) peuvent faire penser \u00e0 un petit PC, le Pico est beaucoup plus proche de la famille des Arduino<\/strong><\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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Pr\u00e9parations pr\u00e9liminaires<\/h1>\n\n\n\n

Je vais pr\u00e9parer sur un PC tournant sous Linux un fichier contenant l’OS Zephyr et un petit code d’exemple, pour pouvoir ensuite l’installer sur un Raspberry Pi Pico.<\/p>\n\n\n\n

Environnement de travail<\/h2>\n\n\n\n

Je cr\u00e9e un r\u00e9pertoire Zephyr-lab<\/code><\/mark> dans mon arborescence pour stocker tous les \u00e9l\u00e9ments n\u00e9cessaires au d\u00e9veloppement pour Zephyr.<\/p>\n\n\n\n

Python<\/h2>\n\n\n\n

Nous allons installer plusieurs outils Python sp\u00e9cifiques \u00e0 Zephyr (par exemple l\u2019outil de build<\/em> west<\/code>). Il est pr\u00e9f\u00e9rable de cr\u00e9er un environnement Python virtuel<\/mark> pour \u00e9viter de \u00ab\u00a0polluer\u00a0\u00bb notre installation Python globale.<\/p>\n\n\n\n

[Zephyr-Lab]$ sudo  apt install  -y  python3-venv<\/strong>\n\n[Zephyr-Lab]$ python3 -m venv  .venv<\/strong>\n\n[Zephyr-Lab]$ source .venv\/bin\/activate<\/strong>\n\n(.venv)[Zephyr-Lab]$ <\/code><\/pre>\n\n\n\n
Le pr\u00e9fixe (.venv)<\/code> au d\u00e9but du prompt<\/em> du shell nous indique que nous utilisons cet environnement virtuel. Pour le quitter il suffit d\u2019utiliser la commande deactivate<\/code>. Bien s\u00fbr il faudra r\u00e9activer l\u2019environnement (avec source .venv\/bin\/activate<\/code> dans ce r\u00e9pertoire) \u00e0 chaque fois que nous lancerons un shell pour travailler avec Zephyr.<\/p>\n\n\n\n
Outil de build<\/em><\/h2>\n\n\n\n
Nous installons l\u2019outil de compilation de Zephyr. Il s\u2019appelle west<\/mark><\/strong><\/code> (avant d’\u00eatre un OS pour microcontr\u00f4leurs, le Z\u00e9phyr est un vent qui souffle de l\u2019ouest) et servira \u00e0 encadrer les appels \u00e0 cmake<\/code> .<\/p>\n\n\n\n
(.venv)[Zephyr-Lab]$ pip  install  west<\/strong>\n  [...]<\/code><\/pre>\n\n\n\n
SDK de Zephyr<\/h2>\n\n\n\n
Le SDK<\/mark><\/strong> (Software Development Kit<\/em>) est l’ensemble de la toolchain<\/em> (cha\u00eene de cross-compilation<\/em>, permettant de g\u00e9n\u00e9rer du code pour le processeur cible) et des fichiers headers<\/em> permettant d\u2019acc\u00e9der aux services de Zephyr.<\/p>\n\n\n\n
Je fais mes d\u00e9veloppements sur un PC Linux, je choisis donc le SDK en cons\u00e9quence. Il en existe en effet plusieurs versions :<\/p>\n\n\n\n