📚 课程目录第1章创建第一个Zephyr应用

1. 创建第一个Zephyr应用

任务目标

在本案例中，你将完成Zephyr RTOS的首次实战：搭建基于nRF52840 DK开发板的Zephyr开发环境，创建一个最小应用工程，编译并烧录到开发板，最终通过串口终端验证输出Hello World。整个过程覆盖从零到串口打印的完整闭环。

环境准备

本案例需要以下环境与依赖，请提前安装配置：

主机系统：Ubuntu 22.04 LTS（64位）或Windows 10/11 + WSL2
Zephyr SDK：0.16.8（包含arm-none-eabi-gcc编译器、QEMU等工具）
west：Zephyr的元工具，用于多仓库管理与构建
Python：3.8+，需安装pyelftools等依赖
nRF52840 DK开发板：用于烧录与串口输出验证

安装Zephyr SDK并设置环境变量：

# 下载并解压SDK（以0.16.8为例）
wget https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.16.8/zephyr-sdk-0.16.8_linux-x86_64.tar.xz
tar xf zephyr-sdk-0.16.8_linux-x86_64.tar.xz -C ~/
cd ~/zephyr-sdk-0.16.8
./setup.sh -t all
# 设置环境变量（建议写入~/.bashrc）
export ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR=~/zephyr-sdk-0.16.8
export ZEPHYR_TOOLCHAIN_VARIANT=zephyr
export ZEPHYR_BASE=~/zephyrproject/zephyr

创建并初始化Zephyr工作区

# 创建工作区目录
mkdir ~/zephyrproject && cd ~/zephyrproject
# 初始化west工作区（拉取Zephyr主仓库）
west init -m https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr --mr v3.7.0
# 拉取Zephyr及依赖模块（如hal_nordic等）
west update
# 导出Zephyr CMake包（供west build使用）
west zephyr-export
# 安装Python依赖
pip install -r ~/zephyrproject/zephyr/scripts/requirements.txt

创建最小应用工程

在~/zephyrproject下创建你的第一个应用目录hello_world，包含两个文件：

mkdir -p ~/zephyrproject/hello_world/src
cd ~/zephyrproject/hello_world

src/main.c——应用入口，通过内核启动后调用串口打印：

#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/drivers/uart.h>

/* 获取UART0设备（开发板默认串口） */
const struct device *const uart_dev = DEVICE_DT_GET(DT_NODELABEL(uart0));

int main(void)
{
    if (!device_is_ready(uart_dev)) {
        return -1;
    }

    const char msg[] = "Hello World\r\n";
    for (int i = 0; i < sizeof(msg) - 1; i++) {
        uart_poll_out(uart_dev, msg[i]);
    }

    while (1) {
        k_sleep(K_FOREVER);
    }
    return 0;
}

CMakeLists.txt——构建脚本，声明应用名与源码：

cmake_minimum_required(VERSION 3.20.0)
find_package(Zephyr REQUIRED HINTS $ENV{ZEPHYR_BASE})
project(hello_world)

target_sources(app PRIVATE src/main.c)

prj.conf——内核配置（本案例无需额外配置，文件可留空或仅加注释）：

# 最小应用，无需额外配置

编译与烧录

# 进入应用目录
cd ~/zephyrproject/hello_world
# 编译（指定开发板为nRF52840 DK）
west build -b nrf52840dk/nrf52840
# 烧录到开发板（通过板载J-Link）
west flash

若编译过程中提示缺少hal_nordic模块，请确认已执行west update拉取全部依赖。

验证方法

烧录完成后，通过串口工具（如screen或minicom）连接开发板的USB虚拟串口，波特率115200，8N1格式。复位开发板后，串口终端应输出：

Hello World

通过条件：串口终端完整打印Hello World且无乱码，程序持续运行不崩溃（开发板LED无异常闪烁）。若输出乱码，请检查串口波特率是否匹配；若无输出，请确认west flash烧录成功且开发板处于DFU模式（nRF52840 DK需按下复位键进入烧录模式）。

常见问题排查

编译报错“No board named 'nrf52840dk/nrf52840'”：执行west update后重新编译，确认Zephyr版本为v3.7.0及以上。
烧录失败“No J-Link found”：检查开发板USB连接，安装J-Link驱动，或改用nrfjprog --program build/zephyr/zephyr.hex --chiperase手动烧录。
串口无输出：确认prj.conf中未禁用UART，且开发板串口选择开关（SW5）拨至USB位置。