Zephyr RTOS за десять років розвитку став зрілою відкритою екосистемою для вбудованих системАвтор статті, джерело: Electronic Engineering World
Десять років тому група інженерів з Intel, Wind River, NXP, Synopsys та інших компаній представила Zephyr RTOS на конференції Embedded World — мінімалістичну, відкриту, переносиму та безпечну реальну операційну систему (RTOS). На той час її ядро мали розмір від 8 до 512 КБ, працювало на обладнанні з надзвичайно обмеженими ресурсами і було спроектоване з акцентом на відкрите управління та вбудовані практики безпеки. Сьогодні Zephyr розвинувся в глобальну виробничу платформу для IoT, що охоплює все — від простих датчиків до складних промислових систем — і використовується в таких галузях, як споживча електроніка, промисловий контроль, медицина тощо.
Zephyr з самого початку акцентує увагу на відкритості та гнучкості: він базується на управлінні Фонду Linux, є відкритим джерелом, нейтральним щодо постачальників і сприяє спільній роботі виробників та спільноти над екосистемою. У порівнянні з закритими власними ОС реального часу, Zephyr дозволяє розробникам вільно вибирати платформи апаратного забезпечення та використовувати однаковий код на різних архітектурах; це значно зменшує дублювання роботи та витрати на розробку між різними лінійками продуктів.
Як відкритої源ової реальній операційній системі, Zephyr за короткий десятирічний період перетворився з невеликого експериментального проекту в ключову платформу для вбудованої індустрії. Його успіх пояснюється відкритим та нейтральним управлінням спільнотою, багатою екосистемою, підтримкою архітектур та дизайном, спрямованим на безпеку та підтримку. Такі напівпровідникові компанії, як NXP, Silicon Labs та STMicroelectronics, підсилюють цю екосистему, надаючи апаратну підтримку, відкриті драйвери та інструменти розробки.
Контекст та походження
Проект Zephyr вперше був представлений у 2016 році на конференції Embedded World у Нюрнберзі, Німеччина. Його попередником був Rocket RTOS від WindRiver (відгалуження Virtuoso), який у 2016 році був перетворений на відкритий проект під керівництвом Фонду Linux і перейменований на Zephyr. Компанії Intel, NXP, Synopsys та інші стали засновниками проекту, метою якого було створення «малого та ефективного» RTOS з використанням пам’яті ядра 8–512 КБ, переносною архітектурою та акцентом на безпеку та відкрите управління з самого початку. За допомогою структури управління Фонду Linux, Zephyr зберігає нейтральність щодо виробників та відкриту прозорість, уникнувши монополізації та залежності, що дозволяє будь-якому виробнику та розробнику брати участь і вносити внесок у код.
На основі цього Zephyr поступово розширився з початкового мінімалістичного ядра та обмеженої підтримки пристроїв до повноцінної платформи: були додані сучасні планувальник, сервіси ядра, файлова система, журналювання, шифрування, безпечне завантаження, бездротовий стек протоколів, фреймворк керування пристроями тощо. На кінець 2024 року Zephyr підтримує понад 750 плат, охоплюючи вісім архітектур, включаючи ARM та RISC-V, а також сотні датчиків. Цей рост зумовлений постійним внеском понад тисячі розробників з усього світу: у 2024 році було здійснено понад 100 000 комітів, а загальна кількість підтримуваних плат перевищила 750.
Ключові фактори успіху
Успіх Zephyr був передбачуваним, головним чином завдяки активній підтримці екосистемних партнерів.
Відкрита та нейтральна модель управління: Zephyr залишається незалежним від виробника під керівництвом Фонду Linux, де всі учасники (включаючи Intel, NXP, Silicon Labs, ST, ARM тощо) спільно розвивають проект. Така модель усуває залежність від одного виробника, дозволяючи розробникам вільно вибирати постачальників обладнання без побоювань щодо сумісності програмного забезпечення. Мотивацією ранніх учасників, таких як NXP, було знищення фрагментації та створення єдиної бази шляхом спільних інвестицій у мережі, безпеку та розробку драйверів.
Екосистема та рівень зрілості спільноти: Zephyr має активну спільноту та багаті екосистемні ресурси. Щороку зростає кількість глобальних волонтерів з відкритим кодом — у 2024 році їх було більше ніж 1100, причому більше половини з них були першими учасниками. Заходи спільноти проходять з великою інтенсивністю: щороку організовуються численні технічні презентації, семінари та зустрічі в містах по всьому світу. Кілька компаній створили співпрацюючі організації та проводять навчальні курси, що значно знижує бар’єри для новачків. Опитування, проведене офіційною командою Zephyr, також показало, що зрілість екосистеми є головним фактором, який впливає на вибір RTOS розробниками. Зараз Zephyr підтримує понад 900 плат форм-фактора (включаючи MCU та SoC), 275 типів датчиків, а також сотні модулів проміжного ПЗ та протоколів, утворюючи повноцінну платформу, яка надає розробникам пристроїв рішення «з коробки».
Портативність апаратного забезпечення та підтримка багатьох архітектур: Zephyr із самого початку розробки підтримує різні архітектури процесорів (ARM, RISC-V, ARC, Tensilica, x86 тощо). Ця підтримка багатьох архітектур дозволяє повторно використовувати код між сімействами чіпів, значно зменшуючи витрати на розробку при переключенні апаратного забезпечення. За результатами галузевого дослідження, 49% користувачів Zephyr вважають «портативність апаратного забезпечення» головною перевагою. На практиці, коли чіпи припиняють виробництво або розширюється проект, розробники можуть швидко перенести код, просто оновивши конфігурацію дерева пристроїв, уникнувши дорогих витрат на «початок з нуля». Крім того, модульна архітектура Zephyr та сучасні інструменти, такі як West, додатково підвищують ефективність повторного використання коду та розробки на різних платформах.
Дизайн безпеки та відповідність: безпека завжди була ключовим пріоритетом Zephyr. Ще на ранніх етапах проекту було створено комітет з безпеки, введено норми безпечного кодування та процеси реагування на вразливості. З 2017 року Zephyr став авторизованим агентством по присвоєнню CVE, у 2018 році отримав золотий статус Ініціативи основної інфраструктури Linux, а також постійно використовує автоматизовані інструменти SBOM — усі ці кроки сприяли постійному підвищенню прозорості та швидкості реагування на безпеку. Зараз у Zephyr є спеціалізована команда з реагування на інциденти безпеки продуктів (PSIRT), яка співпрацює зі спільнотою для швидкого усунення вразливостей, що відповідає строгим вимогам галузі. У 2024 році проект отримав підтвердження концепції функціональної безпеки IEC 61508 і продовжує роботу з отриманням сертифікацій, включаючи процеси управління якістю, що свідчить про розширення Zephyr на безпечні критичні середовища, такі як промисловість та автомобілебудування.
Повна підтримка проміжного ПЗ та підключення: Zephyr інтегрує багато мережевих та периферійних підтримок, включаючи стеки протоколів IPv4/IPv6, CoAP, MQTT, Bluetooth LE, 802.15.4/Zigbee, Thread, Wi‑Fi тощо; а також різноманітні файлові системи, механізми оновлення прошивки пристроїв (DFU) тощо. Ці передньо інтегровані функції зменшують навантаження користувачів щодо перенесення стеків протоколів і значно скорочують цикл розробки продукту. Крім того, виробники та спільнота постійно додають драйвери сенсорів, комунікаційні драйвери та бібліотеки підтримки штучного інтелекту (наприклад, генерація синтетичних даних, інструментарій TinyML), що надає Zephyr великий потенціал застосування в сценаріях крайових обчислень, IoT та AIoT.
Довгострокова підтримка та обслуговування: Управління версіями Zephyr зосереджено на LTS-релізах (довгострокова підтримка). Версія 3.7 (випущена у 2024 році) позначена як LTS і забезпечує 2,5 років підтримки безпеки та стабільності. Ця стратегія надає розробникам продуктів надійну основу, забезпечуючи, що оновлення безпеки не призводять до перерв у роботі системи. Технічна дорожня карта спільноти також довгостроково зосереджена на підтримуваності, наприклад, шляхом поступового впровадження статичного аналізу, стандартів MISRA, повноцінних процесів CI-тестування тощо — з метою зменшення витрат на обслуговування з часом.
Отже, відкрита співпраця та багатосторонній внесок зробили платформу Zephyr все більш досконалою: сьогодні вона є не просто RTOS-ядром, а цілою екосистемою. Приклади успішного застосування Zephyr охоплюють різноманітні сфери — від носимих пристроїв і розумних домівок до промислової автоматизації, що підтверджує її зрілість та масштабованість. Однак Zephyr, розроблений за моделлю відкритого коду, все ще стикається з такими викликами, як круті криві навчання, високі витрати на тривале підтримування та сертифікацію, і потребує постійного вдосконалення інструментарію та підтримки навчання.
Підтримка виробників чіпів
Успіх Zephyr неможливий без активної підтримки виробників базових чіпів; провідні світові виробники MCU надають Zephyr повну підтримку.
NXP
Як один із засновників-платинових членів Zephyr, NXP активно брала участь у проекті з самого початку. NXP цінує відкритість і нейтральність Zephyr, а також його масштабованість у межах різних продуктів, надаючи підтримку Zephyr на багатьох платформах MCU/MPU. NXP надіслала велику кількість драйверів та прикладів для серій чіпів Kinetis, LPC, i.MX, Edge Processors тощо. Для розвитку екосистеми NXP опублікувала спеціальні посібники та шаблони, що дозволяють швидко запустити Zephyr на своїх найпопулярніших оціночних платах, таких як серія FRDM. MCUXpresso IDE від NXP також надає приклади проектів Zephyr. Крім того, протягом останніх років NXP проводила навчальні семінари для університетів та підприємств і надавала тисячі плат FRDM, щоб заохотити розробників спробувати Zephyr. У своєму офіційному блозі NXP зазначила, що бажає за допомогою Zephyr зменшити фрагментацію та побудувати безпеку та з’єднаність на єдиній основі, щоб кілька компаній могли разом створити потужнішу екосистему.
Silicon Labs
Silicon Labs приєдналася до спільноти Zephyr у 2021 році (у 2025 році підвищена до статусу платинового члена). Як лідер у галузі безпровідного з’єднання, Silicon Labs додала підтримку своєї лінійки безпровідних чіпів (наприклад, EFR32 Bluetooth/Wi-Fi/Thread) до Zephyr. Компанія надіслала відповідні драйвери та мережеві стеки до основного коду Zephyr та відповідає за підтримку безпровідних протоколів, таких як Wi-SUN, Zigbee та Bluetooth. На початку 2026 року Silicon Labs запустила Simplicity SDK на основі Zephyr, який надає розробникам перевірені виробником безпровідні стеки та драйвери з гарантією довгострокової підтримки. Silicon Labs зосереджена на підтримці збігу між основним Zephyr та її власним SDK, щоб поєднати інновації з відкритим кодом і комерційну надійність. Крім того, Silicon Labs активно бере участь у заходах спільноти: її технічний керівник обіймає посаду голови Ради Zephyr (2026 рік) та спільно організовує технічні зустрічі з іншими учасниками. Silicon Labs також публікує приклади адаптацій через GitHub (репозиторій zephyr-silabs), сприяючи розвитку екосистеми розробників. Її зусилля розширюють застосування Zephyr у сфері безпровідного IoT та забезпечують стабільну основу для проектів, таких як Zigbee-розумні будинки.
STMicroelectronics
STMicroelectronics стала срібним членом спільноти Zephyr у 2024 році. Внесок ST зосереджений на MCU серії STM32 та відповідних драйверах периферії. Інженери ST протягом тривалого часу вносили код до проєкту Zephyr, зокрема підтримку апаратних компонентів, таких як USB-контролери, LCD-TFT-дисплеї, мережеві карти та режими низького споживання енергії. Вони також приділяють велику увагу перевірці зовнішніх внесків, забезпечуючи своєчасну перевірку та інтеграцію коду, розробленого сторонніми розробниками для платформи STM32. У останній версії Zephyr 4.4.0 додано підтримку MCU серій STM32C5, STM32H5, STM32U3 та STM32WBA2X. У практичних випадках ST поєднує Zephyr із екосистемою STM32Cube, надаючи багато прикладів, документацію та апаратні платформи. ST рекомендує розробникам швидко почати роботу через сторінку документації Zephyr та спільноту Discord (наприклад, канал #STM32). На рівні спільноти ST активно просуває Zephyr через партнерські проєкти, навчання та відкриті форуми, а також демонструє роботу таких функцій, як сенсорний екран та драйвери сенсорів, на платформі Zephyr. Постійна участь ST далі підтверджує впевненість галузі у доступності Zephyr у професійних сферах, таких як промисловий контроль та Інтернет речей.
ADI
CodeFusion Studio 2.0, випущений ADI у 2025 році, тепер підтримує повний AI-воркфлоу, дозволяючи розробникам використовувати власні моделі та ефективно розгортати їх на процесорах і мікроконтролерах ADI — від низькопотужних крайових пристроїв до високопродуктивних DSP (цифрових процесорів сигналів). Нова платформа побудована на основі Microsoft Visual Studio Code і має вбудовані інструменти перевірки сумісності моделей, аналізу продуктивності та оптимізації, що забезпечують надійне розгортання та скорочують час виведення продукту на ринок.
Нова модульна платформа на основі Zephyr підтримує профілювання продуктивності на рівні виконання для завантажень AI/ML, що дозволяє аналізувати кожен шар та безперебійно інтегруватися з гетерогенними платформами ADI. Упаковка інструментів у єдиний інструментарій спрощує розгортання машинного навчання та підвищує рівень системної продуктивності.
Texas Instruments
TI також є одним із срібних членів Zephyr, тривалий час вносячи внесок у верхній шар коду Zephyr. На офіційному сайті TI зазначено, що з моменту створення Zephyr у 2016 році команда TI активно брала участь у розробці проекту та використовувала фреймворки Twister і Ztest Zephyr для забезпечення якості своєї продукції. TI також підтримує сховища Zephyr для бездротових пристроїв, MCU та реального часу, дозволяючи розробникам отримувати доступ до найновіших функцій. Крім того, TI вклали зусилля у розробку спеціалізованих плагінів для VS Code, інструментів налагодження тощо, щоб покращити підтримку Zephyr на своїх чіпах.
Renesas
У червні 2025 року Renesas оголосила про підвищення рівня членства на платиновий. Аіш Дубей, високопосадовець Renesas, зазначила, що компанія зобов’язана зробити «RTOS-рішення на основі OSS широко застосовуваними у різних галузях» і тісно співпрацюватиме з лідерами Zephyr для прискорення задоволення все більш суворих вимог до функціональної безпеки та кібербезпеки. Раніше кілька мікроконтролерів Renesas (серії RX, RA тощо) вже підтримувалися Zephyr, і це нове підвищення свідчить про те, що компанія продовжуватиме інвестувати та розширювати вплив Zephyr у сфері IoT та високопродуктивних застосувань.
Nordic Semiconductor
Zephyr є ключовою складовою Nordic nRF Connect SDK. У вересні 2025 року Nordic представила інтеграцію нового покоління Wi-Fi SoC (серія nRF70) з Zephyr: за допомогою Zephyr RTOS це рішення забезпечує функції Wi-Fi 6 з низьким споживанням енергії та надає хмарну сумісність для сторонніх MCU.
Виклик Zephyr
Виклики та ризики: Незважаючи на зростання екосистеми Zephyr, існують виклики.
Спочатку крива навчання досить стрімка. Сучасні процеси розробки Zephyr (наприклад, Devicetree, CMake, West, Kconfig) є незнайомими для інженерів з традиційними RTOS або bare-metal середовищами; 20% опитаних користувачів зазначили обмежений прогрес у навчанні та освоєнні. Це призводить до необхідності додаткових витрат на навчання під час розширення команди.
Крім того, витрати на тривале підтримування та сертифікацію не можна ігнорувати. Хоча Zephyr продовжує просувати сертифікацію за безпечними стандартами, такими як IEC 61508, повне відповідність вимогам промислового та автопромислового рівня вимагає значних людських ресурсів.
Третє: слід бути обережним і щодо ризиків у сфері конкуренції та управління екосистемою: інші RTOS (наприклад, FreeRTOS) пройшли через зміни таких великих компаній, як Amazon і Microsoft, що свідчить про можливу нестабільність вертикальної моделі. Але саме через спільнотно-орієнтований підхід Zephyr поступово став фактичним стандартом галузі.
Нарешті, регулятивні вимоги (наприклад, Закон про кібербезпеку ЄС CRA) висувають вищі вимоги до безпеки IoT, вимагаючи від Zephyr більш строгого процесу повідомлення про вразливості та підвищення безпеки залежних компонентів.
Загалом, десятирічна історія проекту Zephyr підтверджує силу відкритої співпраці: участь багатьох сторін перетворила легковагу ОС реального часу на глобальну платформу, що об’єднує зусилля тисяч інженерів. За спільної підтримки численних виробників чіпів та програмного забезпечення Zephyr постійно розширює свої межі в галузі IoT та крайових обчислень. Однак жоден технологічний шлях не є гладким. Зі зростанням складності пристроїв та збільшенням вимог до регулювання, спільнота Zephyr та її екосистемні партнери повинні постійно інновувати та вдосконалюватися.
Але будь-яким чином, цей десятиліття Zephyr правильно побудував свою екосистему і досяг успіху.