轻松学习Zephyr: 03-Helloworld

文章摘要

本文是 Zephyr RTOS 学习计划的第 2 课，详细介绍了如何创建、编译和运行第一个 Zephyr “Hello World” 应用程序。主要内容包括：

1. 环境准备：激活 Zephyr 开发环境并创建工作空间
2. 工程创建：建立完整的 Zephyr 应用目录结构（CMakeLists.txt、prj.conf、src/main.c）
3. 编译流程：使用 west 工具链编译 STM32 (nucleo_f303re) 和 ESP32-S3 目标
4. 烧录与调试：STM32CubeProgrammer 安装、USB 权限配置、串口监控
5. west build 解析：理解 Zephyr 构建系统的完整工作流程
6. 实践建议：针对 NUCLEO-F303RE 和 ESP32-S3 开发板的实践顺序

通过本课学习，读者将掌握 Zephyr 应用开发的基础流程，能够独立创建、编译、烧录和调试 Zephyr 应用程序。

很好，我们继续 Zephyr 学习计划。
已经完成了：

- ✅ 01-Install（环境安装） - ⏳ 02-HelloWorld（第一个 Zephyr 程序）

这一课的目标是理解 Zephyr 工程结构，并成功在模拟器和开发板上运行 Hello World

第2课 HelloWorld
本课目标
完成以后，你应该能够：

- 理解 Zephyr Application 的目录结构 - 会使用 west 编译程序 - 会烧录到 STM32 和 ESP32 - 会查看串口输出 - 理解 west build 的工作流程

Step1 创建 Workspace
首先激化环境

cd~/zephyrprojectsource.venv/bin/activate

进入workspace

cd~/zephyrproject

看看目录

ls

应该类似

bootloader modules tools west.yml zephyr

说明安装成功。

Step2 创建自己的工程
不要修改官方 sample。
建立自己的目录

mkdir-p~/workspace/hello_worldcd~/workspace/hello_world

目录最终会变成

hello_world/

Step3 建立 CMakeLists.txt
创建

CMakeLists.txt

内容：

cmake_minimum_required(VERSION3.20.0)find_package(Zephyr REQUIRED HINTS$ENV{ZEPHYR_BASE})project(hello_world)target_sources(app PRIVATE src/main.c)

Step4 建立 prj.conf
创建

prj.conf

先什么都不用写：

#以后这里会放CONFIG_GPIO=yCONFIG_UART_CONSOLE=y...

Step5 建立 src

mkdirsrc

建立

src/main.c

内容

#include<zephyr/kernel.h>intmain(void){while(1){printk("Hello Zephyr!\n");k_sleep(K_SECONDS(1));}return0;}

整个目录：

hello_world/ ├── CMakeLists.txt ├── prj.conf └── src └── main.c

Step6 查看开发板名称
查看所有 board

west boards

STM32 F303RE
应该看到

nucleo_f303re

ESP32S3
一般是

esp32s3_devkitc

不同 ESP32S3 板子名称可能不同。
可以搜索

west boards|grepesp32

Step7 编译 STM32
在build之前，
(.venv) cxicc@zephyr:~/zephyrproject$ source ~/zephyrproject/zephyr/zephyr-env.sh
(.venv) cxicc@zephyr:~/zephyrproject$ echo $ZEPHYR_BASE
/home/cxicc/zephyrproject/zephyr
否者ZEPHYR_BASE为空， 你会找不到bitbake的扩展（Extensions)

cd~/workspace/hello-world west build-bnucleo_f303re.

留心最后的点， 别弄丢了， 它表示： Application = 当前目录。
第一次比较慢。
成功后最后会看到

Memory region Used Size Region Size %age Used FLASH:15736B512KB3.00% RAM:4480B64KB6.84% CCM:0GB16KB0.00% IDT_LIST:0GB32KB0.00% Generating files from /home/cxicc/workspace/hello_world/build/zephyr/zephyr.elfforboard: nucleo_f303re

build 目录

build/ ├── zephyr ├── CMakeCache.txt ├── compile_commands.json...

其中最重要的是

build/zephyr/zephyr.elf build/zephyr/zephyr.bin build/zephyr/zephyr.hex

Step8 烧录 STM32
1. 下载 STM32CubeProgrammer
从 ST 官方页面下载 Linux 版本：

STM32CubeProgrammer 官方下载页

你需要选择 Linux 版本。
ST 下载通常需要接受许可协议，可能要求登录 ST 账号。

2. 安装到你的 home 目录
假设下载后的安装文件类似：

~/Downloads/en.stm32cubeprg-lin-v*.sh

3. USB 权限问题
配置 udev
STM32/ST-LINK 通常应该通过 Linux udev 规则，让普通用户访问 USB 设备。
可以创建：

sudonano/etc/udev/rules.d/49-stlinkv2-1.rules

加入：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0483",MODE="0666"

保存后：

sudoudevadm control --reload-rulessudoudevadm trigger

然后拔掉 Nucleo USB，再重新插入。
对很多系统， 最后两个命令可不用执行。

4. 下载
连接 USB
执行

west flash

默认调用 openocd 或者st-flash， 这要取决于系统。
看到
Flash written successfully

说明完成。

Step9 打开串口
把当前用户加入 dialout

sudousermod-aGdialout$USER

注意：当前终端不会立即获得新组权限。
最简单的方法是退出 Ubuntu 用户并重新登录。如果是在 VirtualBox 里，直接重启 Ubuntu VM 也可以：

sudoreboot

picocom-b115200/dev/ttyACM0

或者

minicom

输出应该不断出现：

Hello Zephyr!Hello Zephyr!Hello Zephyr!

Step10 编译 ESP32S3
如果已经安装好 Espressif SDK，可以编译：

west build-besp32s3_devkitc

如果你的开发板型号不同，先确认正确的 board 名称。

Step11 理解 west build
执行

west build-bnucleo_f303re

实际上会依次完成：

Application │ ▼ CMake │ ▼ Kconfig │ ▼ Device Tree │ ▼ Generate Headers │ ▼ Compile │ ▼ Link │ ▼ zephyr.elf │ ▼ bin / hex

Step12 常用命令
第一次编译

west build-bnucleo_f303re

清理后重新配置

west build-palways-bnucleo_f303re

烧录

west flash

查看日志

west build-tmenuconfig

查看编译目标

west build-thelp

Step12 快捷的shell脚本
一般为了保证工程独立性， 不会把worksapce放在zephyrproject, zephye-sdk-xxx 目录中， 像我就放在HOME目录，在其中创建一个shell 脚本：start.sh, 只要 $ source start.sh 或 . start.sh 就可以设置环境， 检查ZEPHYR_BASE, 所有的bitbake扩展都依赖它！

#!/bin/bashcd~/zephyrproject||exit1source.venv/bin/activatesourcezephyr/zephyr-env.shecho"Zephyr environment ready."echo"ZEPHYR_BASE=$ZEPHYR_BASE"echo"Python=$(whichpython)"echo"West=$(whichwest)"

本课需要掌握的知识
完成本课后，你应该能够回答：
1.Zephyr 应用至少包含哪些文件？

- CMakeLists.txt - prj.conf - src/main.c

2.prj.conf 的作用是什么？

- 配置 Kconfig 选项，启用或禁用 Zephyr 功能（如 GPIO、UART、Bluetooth 等）。

3.west build 做了哪些事情？

- 配置 CMake、解析 Kconfig 和 Device Tree、编译、链接，并生成可烧录的固件。

4.build/zephyr/ 下最重要的文件有哪些？

- zephyr.elf（调试） - zephyr.bin（烧录） - zephyr.hex（部分烧录工具使用）

建议的实践顺序（结合你的硬件）
由于你目前有 NUCLEO-F303RE 和 ESP32-S3，建议先完成：

1.在 nucleo_f303re 上成功编译、烧录并看到 Hello Zephyr!。2.再切换到 ESP32-S3，体验不同 Board 的构建流程。3.两块板都成功后，再进入下一课 03-GPIO（LED Blink），学习 GPIO、Device Tree 和板级外设配置。