Zephyr RTOS selama sepuluh tahun perkembangan, kini telah menjadi platform ekosistem tertanam open source yang matang

Penulis artikel, sumber: Dunia Kejuruteraan Elektronik

Sepuluh tahun lalu, sekumpulan jurutera dari syarikat-syarikat seperti Intel, Wind River, NXP, dan Synopsys melancarkan Zephyr RTOS di Konvensyen Dunia Tertanam—sebuah sistem operasi masa nyata (RTOS) yang ringkas, sumber terbuka, boleh dipindahkan, dan selamat. Pada masa itu, terasnya hanya berukuran 8KB–512KB, mampu berjalan pada peranti dengan sumber yang sangat terhad, serta direka dengan prinsip tata kelola terbuka dan amalan keselamatan terbina dalam. Hari ini, Zephyr telah berkembang menjadi platform peringkat pengeluaran global yang merangkumi Internet of Things (IoT) dari sensor ringkas hingga sistem industri kompleks, dengan pengguna di pelbagai bidang seperti elektronik pengguna, kawalan industri, dan perubatan.

Zephyr menekankan keterbukaan dan fleksibilitas sejak awal: ia berdasarkan tata kelola Linux Foundation, sumber terbuka, bebas vendor, dan mendorong pihak-pihak serta komunitas untuk bersama-sama membangun ekosistem. Berbanding dengan RTOS tertutup dan berpemilik, Zephyr membolehkan pembangun memilih platform peranti keras secara bebas, serta boleh menggunakan semula kod yang sama merentasi pelbagai arsitektur; ini secara besar-besaran mengurangkan kerja berulang dan kos pembangunan antara garis produk yang berbeza.

Sebagai sistem operasi masa nyata sumber terbuka, Zephyr telah berkembang dari projek eksperimen kecil menjadi platform utama dalam industri terbenam dalam tempoh sepuluh tahun sahaja. Kejayaannya disebabkan oleh tata kelola komuniti yang terbuka dan neutral, ekosistem yang kaya, sokongan peranti lintas arsitektur, serta reka bentuk yang selamat dan mudah diselenggarakan. Pembuat semikonduktor seperti NXP, Silicon Labs, dan STMicroelectronics memperkuat ekosistem ini dengan menyediakan sokongan peranti, pemandu sumber terbuka, dan alat pembangunan.

Latar belakang dan asal-usul

Projek Zephyr pertama kali diperkenalkan pada acara Embedded World di Nuremberg, Jerman, pada tahun 2016. Pendahulu projek ini ialah Rocket RTOS daripada WindRiver (turunan Virtuoso), yang pada tahun 2016 beralih menjadi projek sumber terbuka yang dikelola oleh Linux Foundation dan dinamakan semula sebagai Zephyr. Syarikat-syarikat seperti Intel, NXP, dan Synopsys menyertai pelancaran projek sebagai ahli asas, dengan matlamat membina RTOS yang "kecil dan cekap", dengan penggunaan kernel 8KB–512KB, arsitektur yang boleh dipindahkan, serta penekanan terhadap keselamatan dan tata kelola sumber terbuka sejak awal. Melalui struktur tata kelola Linux Foundation, Zephyr mengekalkan keneutralan pembuat dan transparansi sumber terbuka, mengelakkan monopoli dan penguncian, membolehkan sebarang pembuat dan pembangun menyertai dan menyumbang kod.

Berdasarkan asas ini, Zephyr telah berkembang dari inti ringkas dan sokongan peranti terhad kepada platform penuh: memperkenalkan fungsi-fungsi seperti penjadualan moden dan perkhidmatan inti, sistem fail, log, enkripsi, penghalaan selamat, stak protokol tanpa wayar, dan kerangka pengurusan peranti. Sehingga akhir 2024, Zephyr menyokong lebih daripada 750 papan, merangkumi lapan arsitektur termasuk ARM dan RISC-V serta ratusan sensor. Pertumbuhan ini didorong oleh komitmen berterusan daripada lebih seribu penyumbang global, dengan lebih daripada 100,000 penghantaran pada tahun 2024 dan jumlah papan yang disokong melebihi 750.

Faktor kejayaan utama

Kejayaan Zephyr adalah suatu kepastian, terutama kerana sokongan kuat daripada rakan kongsi ekosistem.

Model tadbirah yang terbuka dan neutral: Zephyr mengekalkan keneutralan pembuat di bawah pengurusan Linux Foundation, di mana semua penyumbang (termasuk Intel, NXP, Silicon Labs, ST, ARM, dll.) memajukan projek secara bersama-sama melalui tadbirah bersama. Model ini mengelakkan penguncian oleh satu pihak pembuat sahaja, membolehkan pembangun memilih pihak pembuat peranti dengan bebas tanpa kebimbangan terhadap kekompatiban perisian. Motivasi awal ahli pengasas seperti NXP ialah untuk memecahkan keadaan yang terpecah dan membina asas yang seragam melalui pelaburan bersama dalam rangkaian, keselamatan, dan pembangunan pemandu.

Kematangan ekosistem dan komuniti: Zephyr memiliki komuniti yang aktif dan sumber ekosistem yang kaya. Jumlah penyumbang sumber terbuka global meningkat setiap tahun, dengan lebih daripada 1,100 penyumbang pada tahun 2024, di mana lebih daripada separuhnya adalah penyumbang pertama kali. Aktiviti komuniti bersemangat, dengan pelbagai acara perkongsian teknikal, seminar, dan pertemuan bandar global diadakan setiap tahun. Pelbagai pengeluar telah membentuk organisasi kerjasama dan mengadakan latihan, yang secara besar-besaran mengurangkan rintangan pembelajaran untuk pemula. Survei buku putih rasmi Zephyr juga menunjukkan bahawa kematangan ekosistem adalah faktor utama yang dipertimbangkan oleh pembangun dalam memilih RTOS. Kini, Zephyr memiliki lebih daripada 900 papan yang disokong (mencakupi MCU dan SoC), 275 jenis sensor, serta ratusan modul middleware dan protokol, membentuk platform lengkap yang menyediakan penyelesaian "siap guna" kepada pembangun peranti.

Kepelbagaian peranti keras dan sokongan pelbagai arsitektur: Zephyr menyokong pelbagai arsitektur pemproses (ARM, RISC-V, ARC, Tensilica, x86, dsb.) sejak rekaan awalnya. Sokongan pelbagai arsitektur ini membolehkan penggunaan semula kod merentas keluarga cip, mengurangkan kos pembangunan secara ketara semasa menukar peranti keras. Satu tinjauan industri menunjukkan bahawa 49% pengguna Zephyr menganggap “kepelbagaian peranti keras” sebagai kelebihan utama. Dalam amalan, apabila cip diberhentikan atau projek diperluaskan, pembangun hanya perlu mengemas kini konfigurasi pokok peranti untuk berpindah dengan pantas, mengelakkan kos mahal “mula dari awal”. Sementara itu, reka bentuk modular Zephyr dan alat seperti West build tool juga meningkatkan kecekapan penggunaan semula kod dan pembangunan merentas platform.

Reka bentuk keselamatan dan pematuhan: Keselamatan sentiasa menjadi perhatian utama Zephyr. Sejak peringkat awal projek, sebuah komite keselamatan telah ditubuhkan, memperkenalkan garis panduan pengkodean selamat dan prosedur respons lubang keamanan. Dari menjadi agen berkuasa CVE pada 2017, hingga menerima pingat emas Infrastruktur Inti Linux pada 2018, hingga penggunaan berterusan alat SBOM automatik, Zephyr terus meningkatkan transparansi dan kelajuan respons keselamatan. Kini, Zephyr mempunyai pasukan respons keselamatan produk khas (PSIRT) yang bekerjasama dengan komuniti untuk membaiki lubang keamanan dengan cepat, memenuhi piawaian ketat industri. Pada tahun 2024, projek ini telah mendapat pengiktirafan konsep keselamatan fungsional IEC 61508 dan sedang memperjuangkan sijil termasuk proses pengurusan kualiti, bermakna Zephyr sedang meluaskan ke persekitaran kritikal keselamatan (seperti industri dan automotif).

Kemampuan middleware dan sambungan penuh: Zephyr mengintegrasikan sokongan rangkaian dan periferal yang kaya, termasuk stak protokol IPv4/IPv6, CoAP, MQTT, Bluetooth LE, 802.15.4/Zigbee, Thread, Wi‑Fi dan sebagainya; selain itu juga terdapat pelbagai sistem fail, mekanisme kemas kini firmware peranti (DFU) dan sebagainya. Fungsi-fungsi yang telah diintegrasikan ini mengurangkan usaha pengguna dalam memindahkan stak protokol sendiri, menjadikan tempoh pembangunan produk jauh lebih singkat. Selain itu, pembuat dan komuniti terus menyumbang pemandu sensor, pemandu komunikasi, dan pustaka sokongan kecerdasan buatan (seperti penghasilan data sintetik, rantai alat TinyML, dll.), menjadikan Zephyr mempunyai potensi aplikasi yang kuat dalam skenario komputasi tepi, IoT, dan AIoT.

Sokongan dan penjagaan jangka panjang: Pengurusan versi Zephyr menekankan pelancaran LTS (Sokongan Jangka Panjang). Versi 3.7 (dilancarkan pada 2024) diletakkan sebagai LTS, dengan janji penjagaan keselamatan dan kestabilan selama 2.5 tahun. Strategi ini memberikan asas yang boleh dipercayai kepada pembangun produk, menjamin bahawa kemas kini keselamatan tidak akan mengganggu sistem. Peta jalan teknikal komuniti juga secara berterusan memfokuskan pada kebolehdirawat, seperti pengenalan berperingkat analisis statik, spesifikasi MISRA, dan proses ujian CI yang menyeluruh, dengan tujuan mengurangkan kos penjagaan yang meningkat seiring masa.

Secara keseluruhan, kerjasama terbuka dan sumbangan pelbagai pihak telah menjadikan platform Zephyr semakin matang: kini ia bukan sekadar kernel RTOS, tetapi satu ekosistem penuh. Contoh kejayaan Zephyr tersebar luas di pelbagai bidang, dari peranti pakai, rumah pintar hingga automatik industri, menunjukkan kematangan dan skalabilitinya. Namun, Zephyr di bawah model sumber terbuka masih menghadapi cabaran seperti lengkung pembelajaran yang curam, kos pemeliharaan jangka panjang yang tinggi, dan kos sijil, yang memerlukan peningkatan berterusan terhadap alat dan sokongan latihan.

D sokongan kuat daripada pembuat cip

Kejayaan Zephyr tidak lepas daripada sokongan kuat daripada pembuat cip asas, dengan semua pembuat MCU terkemuka di seluruh dunia memberikan sokongan sepenuhnya kepada Zephyr.

NXP

Sebagai salah satu ahli platinum pertama Zephyr, NXP telah aktif terlibat sejak awal projek. NXP menghargai sifat open-source dan kebolehluasan lintas produk Zephyr, serta menyediakan sokongan Zephyr di pelbagai platform MCU/MPU. NXP telah menghantar banyak driver dan contoh untuk siri cip Kinetis, LPC, i.MX, dan edge processor. Untuk mempercepatkan perkembangan ekosistem, NXP telah menerbitkan panduan permulaan dan templat tersuai yang menyokong pelancaran pantas Zephyr pada papan penilaian utama mereka, seperti siri FRDM. IDE MCUXpresso NXP juga menyediakan projek contoh Zephyr. Selain itu, dalam beberapa tahun terakhir, NXP telah menganjurkan seminar latihan untuk universiti dan perusahaan, serta menghadiahkan ribuan papan FRDM untuk mendorong pembangun mencuba Zephyr. Blog rasmi mereka menyatakan bahawa NXP ingin menggunakan Zephyr untuk mengurangkan kepecahan dan membina kemampuan keselamatan dan penyambungan di atas asas seragam, supaya pelbagai syarikat boleh bersama-sama membina ekosistem yang lebih kuat.

Silicon Labs

Silicon Labs menyertai komuniti Zephyr pada tahun 2021 (dinaikkan taraf kepada ahli platinum pada tahun 2025). Sebagai pemimpin dalam bidang sambungan tanpa wayar, Silicon Labs memperkenalkan sokongan untuk rangkaian cip tanpa wayarnya (seperti cip EFR32 Bluetooth/Wi-Fi/Thread) ke dalam Zephyr. Syarikat ini menghantar pemandu dan stak jaringan yang berkaitan ke hulu Zephyr, serta bertanggungjawab atas pengekalan protokol tanpa wayar seperti Wi-SUN, Zigbee, dan Bluetooth. Pada awal tahun 2026, Silicon Labs melancarkan Simplicity SDK berdasarkan Zephyr, yang menyediakan stak dan pemandu tanpa wayar yang telah disahkan oleh pengeluar, dengan jaminan sokongan hayat panjang. Silicon Labs menekankan kekonsistenan antara Zephyr hulu dan SDK bawahannya untuk menyeimbangkan inovasi sumber terbuka dan kebolehpercayaan perniagaan. Selain itu, Silicon Labs juga aktif dalam aktiviti komuniti: ketua teknikalnya memegang jawatan Ketua Majlis Zephyr (2026) dan bekerjasama dengan ahli lain dalam menganjurkan pertemuan teknikal. Silicon Labs juga menerbitkan contoh penyesuaian melalui GitHub (repositori zephyr-silabs) untuk mendorong ekosistem pembangun. Usaha mereka menjadikan penggunaan Zephyr dalam bidang tanpa wayar IoT lebih pelbagai, serta memberikan asas yang stabil untuk projek seperti rumah pintar Zigbee.

STMicroelectronics

STMicroelectronics menjadi ahli perak komuniti Zephyr pada tahun 2024. Kontribusi ST berfokus pada MCU siri STM32 dan penggerak periferal berkaitan. Jurutera ST telah lama menyumbang kod kepada projek Zephyr, termasuk sokongan untuk pengawal USB, paparan LCD-TFT, kad rangkaian, mod tenaga rendah, dan sebagainya. Mereka juga meluangkan banyak usaha untuk mengulas sumbangan luaran, memastikan bahawa penambahbaikan kod pihak ketiga untuk platform STM32 disahkan dan diintegrasikan dengan segera. Versi Zephyr 4.4.0 terkini menambah sokongan untuk MCU siri STM32C5, STM32H5, STM32U3, STM32WBA2X, dan sebagainya. Dalam kes praktikal, ST menggabungkan Zephyr dengan ekosistem STM32Cube mereka, menyediakan contoh, dokumen, dan platform peranti yang kaya. ST menyarankan pembangun untuk memulakan dengan cepat melalui halaman dokumen Zephyr dan komuniti Discord (seperti saluran #STM32). Di peringkat komuniti, ST juga secara aktif mempromosikan Zephyr melalui projek rakan kongsi, latihan, dan forum sumber terbuka, serta menunjukkan contoh demonstrasi seperti skrin sentuh dan penggerak sensor yang berjalan di atas Zephyr. Keterlibatan berterusan ST seterusnya menjamin keyakinan industri terhadap ketersediaan Zephyr dalam bidang profesional seperti kawalan industri dan IoT.

ADI

CodeFusion Studio 2.0 yang dilancarkan oleh ADI pada 2025 kini menyokong alur kerja AI penuh, membolehkan pembangun membawa model sendiri dan menghantar dengan cekap ke pemproses dan mikrokontroler ADI, merangkumi peranti tepi berkuasa rendah hingga DSP (pemproses isyarat digital) berprestasi tinggi. Platform terkini berasaskan Microsoft Visual Studio Code, dengan built-in checker kompatibiliti model, alat analisis prestasi, dan fungsi pengoptimuman untuk memastikan penghantaran yang stabil dan boleh dipercayai, sambil memperpendek tempoh pelancaran produk.

Rangka kerja modular baharu berdasarkan Zephyr menyokong analisis prestasi masa nyata untuk beban kerja AI/ML, membolehkan analisis per tingkat dan integrasi mulus dengan platform heterogen ADI. Penghimpunan alat sebagai satu keseluruhan tidak hanya mempermudah penghantaran pembelajaran mesin, tetapi juga meningkatkan pemahaman prestasi sistem.

Texas Instruments

TI juga merupakan salah satu ahli perak Zephyr yang telah lama menyumbang kod hulu kepada Zephyr. Laman web TI menyatakan bahawa sejak Zephyr ditubuhkan pada tahun 2016, pasukan TI telah aktif terlibat dalam pembangunan projek dan menggunakan kerangka Twister dan Ztest Zephyr untuk menjamin kualiti produk mereka. TI juga mengekalkan repositori hulu Zephyr khas untuk nirkabel, MCU, dan kawalan masa nyata, membolehkan pembangun mengalami fungsi terkini lebih awal. Selain itu, TI telah mengembangkan plug-in VS Code dan alat penyahpepijat khas untuk memperkukuh sokongan Zephyr pada cip mereka.

Renesas

Pada Jun 2025, Renesas mengumumkan peningkatan tahap ahli kepada platinum. Aish Dubey, pegawai Renesas, menyatakan bahawa syarikat berkomitmen untuk menjadikan "penyelesaian RTOS berdasarkan OSS digunakan secara meluas di pelbagai industri" dan akan bekerjasama rapat dengan kepimpinan Zephyr untuk mempercepatkan pemenuhan keperluan keselamatan fungsional dan siber yang semakin ketat. Sebelum ini, pelbagai mikrokontroler Renesas (siri RX, RA, dll.) telah disokong oleh Zephyr; peningkatan baharu ini menunjukkan bahawa mereka akan terus meningkatkan pelaburan untuk memperluaskan kesan Zephyr dalam bidang IoT dan prestasi tinggi.

Nordic Semiconductor

Zephyr merupakan komponen utama dalam Nordic nRF Connect SDK. Pada September 2025, Nordic memperkenalkan integrasi SoC Wi-Fi generasi baru (siri nRF70) dengan Zephyr: melalui Zephyr RTOS, penyelesaian ini memberikan fungsi Wi-Fi 6 berkuasa rendah dan kemampuan bersedia awan untuk MCU pihak ketiga.

Cabaran Zephyr

Cabaran dan risiko: Walaupun ekosistem Zephyr semakin kuat, terdapat cabaran.

Pertama, lengkung pembelajaran agak curam. Proses pembangunan moden Zephyr (seperti Devicetree, CMake, West, Kconfig) asing kepada jurutera yang datang dari latar belakang RTOS tradisional atau bare-metal, dengan 20% pengguna tinjauan melaporkan kemajuan pelatihan dan pengenalan yang terhad. Ini menyebabkan keperluan untuk lebih banyak sumber daya pelatihan semasa ekspansi pasukan.

Kedua, kos pemeliharaan dan sijil jangka panjang tidak boleh diabaikan. Walaupun Zephyr sedang memajukan sijil piawaian keselamatan seperti IEC 61508, pencapaian penuh terhadap keperluan pematuhan peringkat industri dan automotif masih memerlukan banyak sumber manusia.

Ketiga, risiko dalam persaingan dan tata kelola ekosistem juga perlu diwaspadai: RTOS lain seperti FreeRTOS telah mengalami perubahan dari perusahaan besar seperti Amazon dan Microsoft, menunjukkan bahawa model vertikal mungkin membawa ketidakstabilan. Namun, kerana model yang didorong komuniti Zephyr, ia perlahan-lahan menjadi piawaian sejagat dalam industri.

Akhirnya, peraturan (seperti Undang-Undang Keselamatan Siber EU CRA) menuntut persyaratan yang lebih tinggi terhadap keselamatan IoT, memerlukan Zephyr untuk lebih teratur dalam pelaporan lubang keamanan dan memperkuat keselamatan komponen bergantung.

Secara keseluruhan, sepuluh tahun projek Zephyr membuktikan kekuatan kolaborasi sumber terbuka: partisipasi pelbagai pihak menjadikan RTOS ringan sebagai platform global yang mencakup usaha ribuan jurutera. Didorong oleh banyak pihak seperti pembuat cip dan pembangun perisian, Zephyr terus memperluaskan jangkauannya dalam bidang IoT dan komputasi tepi. Namun, jalan teknologi mana pun tidak selalu lancar. Seiring dengan peningkatan kompleksiti peranti dan bertambahnya keperluan peraturan, komuniti Zephyr dan rakan ekosistem perlu terus berinovasi dan meningkatkan diri.

Namun, bagaimanapun, dalam dekad ini, ekosistem Zephyr berjaya dan berjaya.