Zephyr RTOS 十年發展，已成為開源成熟嵌入式生態平台文章作者、來源：電子工程世界
十年前，一群來自 Intel、Wind River、NXP、Synopsys 等公司的工程師在嵌入式世界大會上推出了 Zephyr RTOS——一個極簡、開源、可移植、安全的實時操作系統（RTOS）。當時，它的核心僅有 8KB–512KB 大小，可在資源極其受限的硬體上運行，並以開放治理和內置安全實踐為設計宗旨。今天，Zephyr 已發展成為覆蓋物聯網（IoT）從簡單感測器到複雜工業系統的全球化生產級平台，受眾遍及消費電子、工業控制、醫療等眾多領域。
Zephyr 從一開始就強調開放性和靈活性：它基於 Linux 基金會治理，開源、供應商中立，鼓勵各廠商和社區共同建設生態系統。與封閉的專有 RTOS 相比，Zephyr 允許開發者自由選擇硬體平台，並能在多種架構上重用同一套代碼；這大大降低了不同產品線之間的重複工作和開發成本。
作為一個開源的即時作業系統，Zephyr 在短短十年內已從一個小型實驗項目演變為嵌入式行業的核心平台。其成功歸因於開放中立的社區治理、豐富的生態系統、跨架構的硬體支援以及安全與可維護性的設計等多個方面。NXP、Silicon Labs、STMicroelectronics 等半導體廠商透過提供硬體支援、開源驅動和開發工具，強化了這一生態。
背景與起源
Zephyr 項目於 2016 年在德國紐倫堡的嵌入式世界大會（Embedded World）上首次亮相。該項目的前身是 Wind River 的 Rocket RTOS（Virtuoso 的衍生版本），於 2016 年轉為 Linux 基金會托管的開源項目並更名為 Zephyr。Intel、NXP、Synopsys 等公司作為創始成員參與了項目啟動，目標是構建一個「小而精」的 RTOS，具有 8KB–512KB 的核心佔用、可移植架構，並從一開始就注重安全與開源治理。透過 Linux 基金會的治理架構，Zephyr 保持了廠商中立與開源透明，避免了壟斷與鎖定，使任何廠商和開發者均可參與並貢獻代碼。
在此基礎上，Zephyr 從最初的精簡核心和有限設備支援，逐步擴展為完整的平台：引入現代排程與核心服務、檔案系統、日誌、加密、安全開機、無線協議棧、設備管理框架等功能。截至 2024 年底，Zephyr 支援了超過 750 塊板卡，涵蓋 ARM、RISC-V 等八大架構和數百個感測器。這一成長背後是全球千餘名貢獻者的持續投入，2024 年實現了超過 10 萬次提交，累計支援板卡超過 750 塊。
關鍵成功因素
Zephyr 的成功有其必然性，其中最主要的是生態合作夥伴的鼎力支持。
開放中立的治理模式：Zephyr 在 Linux 基金會的管理下保持廠商中立，所有貢獻者（包括英特爾、NXP、Silicon Labs、ST、ARM 等）在共同治理下推進項目。這樣的模式避免了單一廠商的鎖定效應，使開發者能夠自由選擇硬體廠商而無需擔心軟體相容性。NXP 等創始成員早期投入的動機正是打破碎片化格局，共建統一基礎，在網路、安全和驅動開發上共同投資。
生態系統和社區成熟度：Zephyr 擁有活躍的社區和豐富的生態資源。全球開源貢獻者數量每年遞增，2024 年有 1100 多名貢獻者，其中超過一半是首次貢獻。社區活動熱烈，年均舉辦多場技術分享、研討會和全球城市見面會。多家廠商成立了合作組織、舉辦培訓，極大地降低了新手的學習門檻。Zephyr 官方白皮書調查也顯示，生態成熟度是開發者選擇 RTOS 的首要因素。如今，Zephyr 已擁有 900+ 塊支援板卡（涵蓋 MCU 和 SoC）和 275 種感測器支援，以及數百種中間件和協議模組，形成為設備開發者提供「開箱即用」解決方案的完整平台。
硬體可移植性與多架構支援：Zephyr 從設計之初即支援多種處理器架構（ARM、RISC-V、ARC、Tensilica、x86 等）。這種多架構支援使產品能夠跨晶片家族重用代碼，大幅降低硬體切換時的開發成本。一項行業調查顯示，49% 的 Zephyr 用戶將「硬體可移植性」列為首要優勢。實踐中，當晶片停產或項目擴展時，開發者只需更新設備樹配置即可快速移植，避免了「從頭再來」的昂貴代價。同時，Zephyr 的模組化設計以及 West 建構工具等現代化工具鏈也進一步提升了代碼重用與跨平台開發的效率。
安全性與合規設計：安全始終是 Zephyr 的核心關注。項目早期便成立了安全委員會，引入安全編碼規範和漏洞響應流程。自 2017 年成為 CVE 編號授權機構，到 2018 年獲得 Linux 基金會核心基礎設施金牌，再到持續使用自動化 SBOM 工具，Zephyr 在安全透明度和響應速度方面不斷提升。如今，Zephyr 擁有專門的產品安全應急響應團隊（PSIRT），並與社區協作快速修復漏洞，符合業界嚴格要求。2024 年項目已獲得 IEC 61508 功能安全概念認可，並在推進包括質量管理流程在內的認證工作，這意味著 Zephyr 正向安全關鍵環境（如工業、汽車）拓展。
完整的中間件和連接能力：Zephyr 集成了豐富的網路和外設支援，包括 IPv4/IPv6、CoAP、MQTT、Bluetooth LE、802.15.4/Zigbee、Thread、Wi‑Fi 等協議棧；還有各種檔案系統、裝置固件更新（DFU）機制等。這些預集成的功能減少了用戶自行移植協議棧的工作量，使產品開發週期大幅縮短。此外，廠商和社區持續貢獻感測器驅動、通訊驅動和人工智慧支援庫（如合成資料生成、TinyML 工具鏈等），讓 Zephyr 在邊緣運算、IoT 和 AIoT 場景中具備了強大的應用潛力。
長期支援與維護：Zephyr 的版本管理強調 LTS（長期支援）發行。3.7 版（2024 年發布）被定位為 LTS，承諾提供 2.5 年的安全與穩定性維護。此策略為產品開發商提供了可靠的基礎，確保安全更新不會中斷系統。社區的技術路線圖也長期關注可維護性，例如逐步引入靜態分析、MISRA 規範、全面的 CI 測試流程等，旨在降低隨時間增長的維護成本。
綜上所述，開放合作與多方貢獻使 Zephyr 平台日趨成熟：如今它不僅是一款 RTOS 核心，更是一整套生態系統。Zephyr 的成功案例遍及可穿戴設備、智能家居到工業自動化等各個領域，體現了其成熟度與可擴展性。然而，在開源模式下，Zephyr 仍面臨學習曲線陡峭、長期維護與認證成本高昂等挑戰，亟需持續改進工具鏈與培訓支援。
芯片廠商的鼎力支持
Zephyr 的成功離不開底層晶片廠商的鼎力支持，全球排名前列的 MCU 廠商都不遺餘力地對 Zephyr 進行支持。
NXP
作為 Zephyr 的創始白金會員之一，NXP 從項目初期就積極參與。NXP 重視 Zephyr 的開源中立性與跨產品組合的可擴展性，並在多個 MCU/MPU 平台上提供 Zephyr 支援。NXP 在 Kinetis、LPC、i.MX、邊緣處理器等晶片系列上提交了大量驅動程式與範例。為促進生態系統發展，NXP 發布了專屬的入門指南與模板，支援其主流評估板（如 FRDM 開發板系列）快速啟動 Zephyr。NXP 的 MCUXpresso IDE 也提供 Zephyr 範例專案。此外，NXP 近年來舉辦了面向高校與企業的培訓研討會，並通過贈送數以千計的 FRDM 板卡鼓勵開發者嘗試 Zephyr。其官方部落格指出，NXP 希望透過 Zephyr 減少碎片化，將安全與連接能力建立在統一的基礎上，從而讓多家公司共同構建更強大的生態系統。
Silicon Labs
Silicon Labs 自 2021 年加入 Zephyr 社區（2025 年升級為白金會員）。作為無線連接領域的領先者，Silicon Labs 為 Zephyr 引入了其系列無線晶片（如 EFR32 藍牙/Wi-Fi/Thread 晶片）的支持。公司於 Zephyr 上游提交了相關驅動與網路協議棧，並負責維護 Wi-SUN、Zigbee、藍牙等無線協議。2026 年初，Silicon Labs 推出了基於 Zephyr 的 Simplicity SDK，該 SDK 為開發者提供經過廠商驗證的無線堆疊與驅動，並保證長週期支援。Silicon Labs 強調保持上游 Zephyr 與其下游 SDK 的一致性，以兼顧開源創新與商業級可靠性。此外，Silicon Labs 在社區活動中也非常活躍：其技術負責人擔任 Zephyr 理事會主席（2026 年），並與其他成員聯合舉辦技術交流會。Silicon Labs 還透過 GitHub（zephyr-silabs 倉庫）發布適配範例，推動了開發者生態。其努力使 Zephyr 在物聯網無線領域的應用更加豐富，並為如 Zigbee 智慧家居等項目提供了穩定基礎。
STMicroelectronics
STMicroelectronics 於 2024 年成為 Zephyr 社區銀牌會員。ST 的貢獻主要集中於 STM32 系列 MCU 及相關外設驅動。ST 工程師長期向 Zephyr 專案貢獻程式碼，包括對 USB 控制器、LCD-TFT 顯示、網卡、低功耗模式等硬體的支持。他們還投入大量精力審查外部貢獻，確保第三方對 STM32 平台的改進程式碼能及時驗證並整合。最新的 Zephyr 4.4.0 版本已新增對 STM32C5、STM32H5、STM32U3、STM32WBA2X 等系列 MCU 的支持。在實際案例中，ST 將 Zephyr 與其 STM32Cube 生態系統相結合，提供豐富的範例、文件與硬體平台。ST 在部落格中建議開發者透過 Zephyr 文件頁面和 Discord 社區（如 #STM32 頻道）快速入門。在社區層面，ST 也透過合作專案、培訓和開源論壇積極推廣 Zephyr，並透過示範專案展示觸控螢幕、感測器驅動等在 Zephyr 上的運行。ST 的持續參與進一步確保了業界對 Zephyr 在專業領域（如工業控制和物聯網）中可用性的信心。
ADI
ADI 於 2025 年發布的 CodeFusion Studio 2.0 現已支援完整的 AI 工作流程，開發者可攜帶自有模型，並高效部署至 ADI 的處理器與微控制器，範圍涵蓋低功耗邊緣裝置至高性能 DSP（數位訊號處理器）。最新平台基於微軟的 Visual Studio Code，內建模型相容性檢查器、效能分析工具與優化功能，確保部署穩健可靠，同時縮短產品上市週期。
基於 Zephyr 的新型模組化框架支援對 AI/ML 工作負載進行運行時性能剖析，實現逐層分析，並能與 ADI 異構平台無縫整合。將工具鏈封裝為一體，不僅簡化了機器學習部署，還增強了系統級性能洞察。
Texas Instruments
TI 同樣是 Zephyr 的 Silver 會員之一，長期為 Zephyr 貢獻上游代碼。TI 官網指出，自 2016 年 Zephyr 成立以來，TI 團隊一直積極參與項目開發，並利用 Zephyr 的 Twister 和 Ztest 框架保障其產品質量。TI 還維護了針對無線、MCU 和實時控制等的 Zephyr 下游倉庫，使開發者可以搶先體驗最新功能。此外，TI 投入開發了專門的 VS Code 插件、調試工具等，以增強 Zephyr 在其晶片上的支持。
Renesas
In June 2025, Renesas announced an upgrade of its membership level to Platinum. Aish Dubey, a Renesas executive, stated that the company is committed to making “OSS-based RTOS solutions widely adopted across industries” and will work closely with the Zephyr leadership to accelerate meeting increasingly stringent functional safety and cybersecurity requirements. Previously, Renesas had multiple microcontrollers (RX, RA series, etc.) supported by Zephyr; this new upgrade indicates its continued investment to expand Zephyr’s influence in IoT and high-performance domains.
Nordic Semiconductor
Zephyr 是 Nordic nRF Connect SDK 的核心組成部分。2025 年 9 月，Nordic 介紹了新一代 Wi-Fi SoC（nRF70 系列）與 Zephyr 的集成：通過 Zephyr RTOS，該方案實現了低功耗 Wi-Fi 6 功能，為第三方 MCU 提供雲就緒能力。
Zephyr 的挑戰
挑戰與風險：儘管 Zephyr 生態日益強大，但仍存在挑戰。
首先，學習曲線較陡峭。Zephyr 的現代開發流程（如 Devicetree、CMake、West、Kconfig）對來自傳統 RTOS 或裸機背景的工程師而言較為陌生，20% 的受訪用戶反映培訓與上手進展有限。這導致團隊擴張時需要額外的培訓投入。
其次，長期維護和認證成本不容忽視。儘管 Zephyr 正在推進 IEC 61508 等安全標準認證，但要全面滿足工業和汽車級的合規要求仍需投入大量人力。
第三，競爭與生態治理方面的風險也需警惕：其他 RTOS（如 FreeRTOS）經歷了 Amazon 和微軟等大廠的變遷，顯示垂直模式可能帶來不穩定。但正因為 Zephyr 的社區驅動模式，它已逐漸成為行業的事實標準。
最後，法規（如歐盟網路安全法案 CRA）對物聯網安全提出更高要求，要求 Zephyr 更加規範漏洞通報、強化依賴組件安全性。
總體來看，Zephyr 項目的十年證明了開源協作的力量：多方參與使得一個輕量的 RTOS 成為了涵蓋數千名工程師努力的全球平台。在眾多晶片與軟體開發等廠商的共同推動下，Zephyr 在物聯網和邊緣計算領域不斷擴張版圖。然而，任何技術之路都不是一帆風順。隨著設備複雜度的提升和法規要求的增多，Zephyr 社區和生態夥伴需持續創新與改進。
但不管如何，這個十年，Zephyr 的生態做對了，而且成功了。