💯 👩🏾‍💼 🧙🏻 नॉर्डिक के लिए नया एनआरएफ कनेक्ट एसडीके क्या है? विकास, क्रांति या विकल्प? 👨🏿‍🔬 ▪️ 🕑

पिछले हफ्ते, नॉर्डिक सेमीकंडक्टर ने nRF कनेक्ट SDK के लिए nRF52 श्रृंखला समर्थन जोड़ा ।

मुख्य सवाल जो ज्यादातर लोगों के पास है वह क्या है और यह महत्वपूर्ण क्यों है? यह प्रश्न उन लोगों के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है जिनके पास nRF5 एसडीके के साथ अनुभव है, और उनमें से कई हैं।

मैं तुरंत ध्यान देता हूं कि लेख मुख्य रूप से उन लोगों के लिए लिखा गया है जो कॉर्टेक्स-एम स्तर या करीबी उपकरणों के विकास में पारंपरिक दृष्टिकोण का उपयोग करते हैं। इसलिए, कुछ परिभाषाएं और उपमाएँ उन लोगों के दृष्टिकोण से पूरी तरह से सही नहीं लग सकती हैं जो उच्च स्तर पर काम करते हैं (लिनक्स पक्ष पर क्या हो रहा है) पर नज़र डालते हैं, लेकिन उन लोगों के लिए समझना आसान होगा जो अभी इस तरह से शुरू कर रहे हैं।

टिप्पणियाँ और स्पष्टीकरण हमेशा स्वागत है।

नॉर्डिक कौन है और वे अब कैसे अच्छा कर रहे हैं, इसके बारे में थोड़ा सा

Nordic . , , Bluetooth Low Energy, 90% . : Starline, Pandora, Scher-Khan . Redmond, Ready4Sky. . 2 .

Nordic Semiconductor 40%, 2.5 , (TI). , . , Samsung Xiaomi Nordic , , .

, Nordic, , . nRF5x STM ( ).

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, Nordic Semiconductor .

यहां मुख्य सवाल यह उठता है कि नया एसडीके क्यों जारी किया गया था और यह वर्तमान से अलग कैसे है? यदि हां, तो वर्तमान समाधान के साथ सब कुछ ठीक है।

वर्तमान एनआरएफ 5 एसडीके एक साधारण कतार के आधार पर काम करता है, और ज्यादातर मामलों में यह लगभग किसी भी कार्य को लागू करने के लिए पर्याप्त है (हालांकि कुछ कंपनियां अभी भी अपने एसडीके का उपयोग करती हैं, लेकिन ये नियमों के अपवाद हैं)। नया nRF कनेक्ट SDK, Zephyr RTOS पर आधारित एक मौलिक रूप से भिन्न दृष्टिकोण का उपयोग करता है। मतभेदों पर अधिक विस्तार से विचार करें।
RTOS (RTOS) कुछ निश्चित फायदे और ज्ञात नुकसान दोनों को वहन करता है। उत्तरार्द्ध में शामिल हैं:

ओएस बनाए रखने के लिए अतिरिक्त उपरि
सरल परियोजनाओं पर विकास की बड़ी जटिलता
बढ़ी हुई जटिलता

बाकी RTOS हैं:

व्यक्तिगत प्रवाह के नियंत्रण के कारण विश्वसनीयता बढ़ी

नॉर्डिक ढांचे के भीतर, एलटीई कैट-एम / एनबी-आईओटी / जीपीएस - एनआरएफ 91 श्रृंखला के साथ पैकेज (एसआईपी) में नई प्रणाली की शुरुआत के बाद से यह दिलचस्प और प्रासंगिक हो गया है। इस एसआईपी में नए कॉर्टेक्स-एम 33 कोर और नेटवर्क घटक के लिए अन्य आवश्यकताओं के कारण उच्च प्रदर्शन है, जो बीएलई से सेलुलर नेटवर्क में संक्रमण के कारण दिखाई दिया। यहां एक और नवाचार एसडीआर मॉडेम था, जो एक अलग कोर पर काम करता है और जिसके साथ आंतरिक बातचीत को व्यवस्थित करना आवश्यक था। पहली बार, आरटीओएस-आधारित एसडीके यहां दिखाई दिया, और उन लोगों के लिए, जिन्होंने पहली बार एक नया दृष्टिकोण का सामना किया, इसने तैयारी के चरण से शुरू करते हुए कई सवाल उठाए। विकास के माहौल की सही विधानसभा के लिए एक विशेष सहायक भी जारी किया गया - गेटिंग स्टार्ट असिस्टेंट। वह आपको बताता है कि आपको कौन से घटकों को स्थापित करने की आवश्यकता है (उनमें से बहुत सारे हैं, नीचे देखें), और जांचें कि सब कुछ सही तरीके से स्थापित है।

इस दृष्टिकोण से, हम पहले द्रव्यमान एआरएम कोर्टेक्स-एम की उपस्थिति और 32 बिट्स के संक्रमण के साथ ज़ेफायर के संक्रमण की तुलना कर सकते हैं। अब बहुमत 32-बिट एमके का उपयोग मुख्य के रूप में करते हैं, जिसके बारे में हैबे पर एक लेख है। यह संक्रमण के बारे में भी बताता है, जो शुरू में अनावश्यक रूप से जटिल लगता था। लेकिन समय के साथ, लगभग हर कोई इस निष्कर्ष पर पहुंचा कि यह मानक बन गया है।

यह ध्यान देने योग्य है कि Zephyr OS नॉर्डिक चिप्स पर चलने वाला एकमात्र RTOS नहीं है। FreeRTOS के साथ परियोजनाओं के उदाहरणSDK v.11 में उपलब्ध 2016 में शुरू हुआ, और इससे पहले भी SDK v.9 में nRF51 परिवार (2015) के लिए Keil RTX समर्थन था। हालाँकि, पहले ये अधिक प्रायोगिक कार्य थे और आरटीओएस निर्माताओं द्वारा अधिक हद तक समर्थन प्रदान किया गया था। जो, सिद्धांत रूप में, अब सच है। 2016 में

nRF5x परिवारों के लिए अनौपचारिक Zephyr समर्थन वापस दिखाई दिया । Zephyr नॉर्डिक ने RTOS पर अब केवल एक नया SDK बनाने का फैसला किया है। इसके लिए कई आवश्यक शर्तें हैं:

कई तकनीकों को लिनक्स से विरासत में मिला है:
- वास्तविक समय में धाराएँ, कतारों के साथ काम करें (विशेष रूप से BLE जैसे समय-निर्भर प्रोटोकॉल के लिए महत्वपूर्ण)
- नेटवर्किंग और सुरक्षा के लिए पुस्तकालय
- ऊर्जा अनुकूलन के साथ लचीला हार्डवेयर विवरण मॉडल
- बाह्य उपकरणों के साथ काम करने के लिए पुस्तकालय (सेंसर, आदि)
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यह समझने के लिए कि नाटकीय परिवर्तन कैसे हुए हैं, आधिकारिक दस्तावेज से संरचनात्मक चित्र अच्छी तरह से अनुकूल है। ग्रे उन घटकों को इंगित करता है जो ज़ेफायर का हिस्सा हैं।

व्यवहार में, इस दृष्टिकोण को लागू करते समय, कई संज्ञानात्मक समस्याएं उत्पन्न होती हैं। उत्पाद और समाधान के आदी डेवलपर्स बड़ी संख्या में परिवर्तनों के साथ असंगति का अनुभव करते हैं।

विंडोज पर विकास के संस्करण पर विचार करें, क्योंकि यह उन लोगों के बारे में अधिक प्रश्न पैदा करेगा जो लिनक्स पर विकसित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

निम्नलिखित पैकेज आवश्यक हैं:

चॉकलेट (पैकेज मैनेजर)
Git (संस्करण नियंत्रण प्रणाली)
निंजा (स्पीड ओरिएंटेड बिल्ड सिस्टम)
CMake (उच्च-स्तरीय निर्माण प्रणाली)
DTC-MSYS2 ( (device tree))
GPerf ( )
west ( )
pip ( Python)
Python3
GNU Arm Embedded Toolchain (GCC, GDB ARM)

पहली बार उपयोगिताओं के समान सेट के साथ सामना करने वाले व्यक्ति के लिए, ऐसा लग सकता है कि सब कुछ अनावश्यक रूप से जटिल है और पुराने प्रतिमान का उपयोग किया जा सकता है, कि विकास के लिए मौजूदा दृष्टिकोण काफी प्रभावी हैं। हालांकि, यदि आप गहराई से देखते हैं, तो सब कुछ बहुत अधिक दिलचस्प हो जाता है।

उदाहरण के लिए, चॉकलेटी और पाइप आपको क्रमशः ओएस और पायथन के लिए कंसोल के माध्यम से सभी आवश्यक पैकेज स्थापित करने की अनुमति देते हैं। और पायथन ही, जैसे अधिकांश सॉफ्टवेयर विचाराधीन है, को एक कमांड में रखा गया है:

hoco install python xxx

यह भी एक आदेश के साथ अद्यतन किया जाता है:

choco upgrade all

विंडोज उपयोगकर्ताओं के लिए दृष्टिकोण थोड़ा असामान्य है, उन लोगों के लिए जो लिनक्स में कंसोल पैकेज प्रबंधकों (उपयुक्त, ज़ीपर, आदि) से परिचित हैं, कुछ भी नया नहीं है। मैंने अक्सर स्थिति पर ध्यान दिया है कि एमके अपडेट सॉफ़्टवेयर के लिए सॉफ़्टवेयर डेवलपर्स केवल एक पीसी पर ओएस को फिर से इंस्टॉल करते समय। यह क्यों बुरा है, इस बारे में हम बात नहीं करेंगे, मैं केवल इस बात पर ध्यान देता हूं कि यह समस्या अपने आप हल हो जाती है।

परियोजनाओं के विन्यास और संयोजन के क्षेत्र में नवाचार बहुत अधिक रोचक हैं।

निंजा को डिजाइन और निर्माण की गति के लिए एक प्रतिस्थापन के रूप में तैनात किया गया था । अनुप्रयोगों में यह विशेष रूप से अच्छा है जब छोटी फ़ाइलों के एक झुंड के साथ परियोजनाओं का पुनर्निर्माण करना आवश्यक होता है, जहां कोई बदलाव नहीं हुआ था। प्रभाव परिमाण का एक क्रम हो सकता है, या दो भी हो सकता है, परीक्षण देखें ।

CMakeबदले में, यह मंच के लिए एक उच्च-स्तरीय (स्क्रिप्टिंग) भाषा में निंजा के लिए कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलों को उत्पन्न करने की अनुमति देता है जिस पर विधानसभा होगी। Cmake के बारे में Habré पर पढ़ा जा सकता है, उदाहरण के लिए, यहाँ , यहाँ और यहाँ ,
GPerf पॉइंटर्स की एक तालिका बनाता है, जो मेमोरी को बचाता है, नीचे विधानसभा के चरण 3 देखें।

हमें लोहे के वर्णन के नए दृष्टिकोण पर भी ध्यान देना चाहिए। डिवाइस के हार्डवेयर संरचना का वर्णन करते हुए , देवीटिक्री दिखाई दी । यह लिनक्स फाउंडेशन द्वारा Zephyr के समर्थन का एक सीधा परिणाम है।

प्लसस यह है कि हार्डवेयर विवरण अब एक अलग .dts फ़ाइल में है, जिसमें एक सरल संरचना है, यह संशोधित करना आसान है, और, परिणामस्वरूप, चिप्स के विभिन्न परिवारों के बीच कोड को पोर्ट करें।
एक उदाहरण के रूप में, जहां तक मैं सब कुछ समझा सकता हूं, मैं nRF52840 पर मूल dtsi दूंगा , जो बदले में nRF52840-DK के वर्णन में उपयोग किया जाता है nrf52840dk_rr52840.dts
बोर्ड। Zephyr द्वारा समर्थित मदरबोर्ड की संख्या पहले से ही 200 से अधिक है ।

जैसा कि पहले कहा गया था, नॉर्डिक ने पहले ZRhyr को nRF91 श्रृंखला पर जारी किया, फिर nRF53 पर, और अब यह अंत में सबसे बड़े पैमाने पर nRF52 तक पहुंच गया।

RTOS पर स्विच करने से नए हार्डवेयर के लिए कोड बदलने की समस्या को हल करने की अनुमति मिलती है। यहां तक कि एक परिवार के चिप्स के बीच, संक्रमण को विकास की ओर से कुछ संसाधनों की आवश्यकता होती है, अगर यह दूसरे सॉफटविविस (पूर्वनिर्मित बीएलई लाइब्रेरी) के लिए संक्रमण के साथ था। संक्रमण का उल्लेख नहीं करना, उदाहरण के लिए, 51 या 91 श्रृंखला से 52 तक, जब हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म स्वयं काफी बदल जाता है। अब यह कार्य बहुत आसान और तेज़ हल हो जाएगा।

नॉर्डिक में लोहे में लगातार सुधार किया जा रहा है, लेकिन इसे अलग से लिखा जाना चाहिए। इस लेख के ढांचे में, हम केवल यह ध्यान दे सकते हैं कि आरटीओएस, सुरक्षा, ऊर्जा दक्षता और रेडियो चैनल के सुधार (बीएलई 5.2) के साथ एकीकरण पर ध्यान केंद्रित किया गया है। धन्यवाद आप दोहरे-कोर कोर्टेक्स-एम 33, एआरएम क्रिप्टोकेल और एआरएम ट्रस्टज़ोन कह सकते हैं।

उपयोग किए जाने वाले डेविसटेट का निर्माण करने के लिए ।डिवाइस ट्री कंपाइलर , जो MSYS2 का हिस्सा है (Cygwin और MinGW-64 पर आधारित एक बेहतर बिल्ड सिस्टम)।

प्रोजेक्ट कॉन्फ़िगरेशन का दूसरा भाग KConfig (कर्नेल कॉन्फ़िगरेशन) में है, जो लिनक्स से भी विरासत में मिला था। यह आपको ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस के माध्यम से आवश्यक ब्लॉकों का चयन करने और किसी विशिष्ट कार्य के लिए विधानसभा के लिए पैरामीटर सेट करने की अनुमति देता है, जो कि चिप पर सिस्टम के सीमित संसाधनों की स्थितियों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

आप पारंपरिक उपयोगिताओं जैसे कि menuconfig का उपयोग कर सकते हैं , या Segger एंबेडेड स्टूडियो (आधिकारिक अनुशंसित आईडीई) के ढांचे के भीतर एक अंतर्निहित इंटरफ़ेस है जिसे संबंधित मेनू आइटम के माध्यम से लॉन्च किया जा सकता है: प्रोजेक्ट> कॉन्फ़िगर nRF कनेक्ट KK प्रोजेक्ट

SSL / TLS के साथ nRF9160 पर आधारित एक उदाहरण परियोजना विन्यास नीचे प्रस्तुत किया गया है। जैसा कि आप इसमें देख सकते हैं, आप प्रोजेक्ट के हार्डवेयर फीचर्स (प्लेटफॉर्म, थ्रेड्स की संख्या, प्लग-इन कर्नेल मॉड्यूल) और सॉफ्टवेयर (की, एड्रेस आदि) को कॉन्फ़िगर कर सकते हैं।

प्रोजेक्ट असेंबली के चरणों पर विचार करें: कुल पाँच हैं:

विन्यास - सभी विन्यासों (प्रारंभिक, केकोनफिग) की प्रारंभिक प्रसंस्करण, आउटपुट पर हमें हार्डवेयर और निंजा के लिए विन्यास का वर्णन करने वाली हेडर फाइलें मिलती हैं।
प्री-असेंबली (I) - एक उच्च स्तर पर प्रसंस्करण संरचनाएं, सिस्टम फ़ाइलों और ऑफसेट (ऑफसेट) को संकलित करना, कॉल टेबल बनाना
प्रारंभिक असेंबली (II) - मुख्य स्रोत कोड का संकलन और अभिलेखागार में उन्हें जोड़ना, लिंक करना
(III) — (GPerf),
- (IV) — hex, bin

आप आधिकारिक दस्तावेज में चित्रों के साथ Zephyr विधानसभा प्रणाली के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं । बहुत सारे पाठ और चित्र हैं, इसलिए हम इस लेख के ढांचे में विवरणों पर विचार नहीं करेंगे।
यह समझना महत्वपूर्ण है कि यहां उपयोग किए जाने वाले उपकरण सी प्रीप्रोसेसर (सीपीपी) और सी लिंकर (एलडी) के लिए एक विकल्प नहीं हैं। दोनों का उपयोग पोस्ट-प्रोसेसिंग को छोड़कर सभी चरणों में किया जाता है। हालांकि, उनके काम का परिणाम अतिरिक्त सुधारों के अधीन है, जो दोनों को विधानसभा समय और स्मृति आवश्यकताओं को कम करने की अनुमति देते हैं।

आप सीधे दो एसडीके पर बनाए गए कार्यक्रमों के परिणामों की तुलना नहीं कर सकते। चूंकि पुस्तकालय और दृष्टिकोण बहुत अलग हैं और अभी तक इस तरह के परीक्षण नहीं हुए हैं। हम निश्चित रूप से कह सकते हैं कि समाधान लाइन (nRF52832 और उच्चतर) में मध्यम और टॉप-एंड चिप्स पर अच्छा लगता है, और संसाधनों का एक बड़ा भंडार बना हुआ है। हालाँकि, यह नहीं कहा जा सकता है कि नया एसडीके nRF52810 जैसे छोटे चिप्स पर लागू नहीं है। समस्या पर अधिक विस्तार से विचार करना आवश्यक है।

लेख के शीर्षक में सवाल पर लौटते हुए, हम कह सकते हैं कि यह प्रतिमान निश्चित रूप से एक नई वास्तविकता है। जो पहली नज़र में महत्वपूर्ण सुधार लाता है। दुनिया में सबसे बड़े BLE निर्माता से कम से कम 2 नए चिप परिवार इस तकनीक पर सटीक और केवल काम करते हैं और कोई वापसी की उम्मीद नहीं है। मेरी राय में, यह एक क्रांति है जिसे पहले से तैयार किया गया था।

अद्यतन : 14 मई को, नॉर्डिक ने नए एसडीके के बारे में एक वेबिनार आयोजित किया, जिसमें यह घोषणा की गई कि 5.0 से अधिक पुराने BLE के सभी संस्करण केवल nRF कनेक्ट SDK में उपलब्ध होंगे। तदनुसार, डायरेक्टिनो फाइंडिंग उर्फ एओए / एओडी (बीएलई 5.1) और एलई ऑडियो (बीएलई 5.2), जिसका कई लोग इंतजार कर रहे हैं, इस साल अपने साथ नए उपकरण लाएंगे और विकास में बदलाव जल्द ही आएगा।

जाँच - परिणाम:

परिवर्तन कट्टरपंथी हैं, वर्तमान nRF5 SDK के साथ काम करने वाला कोड नए के साथ संगत नहीं है (nRF Connect SDK)
Devicetree और KConfig के साथ RTOS पर स्विच करने से आपको हार्डवेयर के लिए अतिरिक्त स्तर प्राप्त करने की अनुमति मिलती है, जो बदले में परियोजना के विकास और हस्तांतरण को एक नए मंच पर लाने के लिए महत्वपूर्ण है।
ज़ेफायर पर स्विच करने से बड़ी संख्या में प्रोटोकॉल और पुस्तकालयों के लिए समर्थन प्राप्त होता है, IoT उपकरणों के लिए, सबसे दिलचस्प नेटवर्क और सुरक्षा कार्य हैं, जहां लिनक्स पारंपरिक रूप से मजबूत है
Zephyr OS असेंबली के दौरान कई टूल का उपयोग करता है, जो असेंबली समय और मेमोरी आवश्यकताओं को काफी कम कर सकता है, जो एम्बेडेड अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है
नया एसडीके उच्च-स्तरीय डेवलपर्स के उपयोग की अनुमति देता है, जो कि निम्न-स्तरीय लोगों की तुलना में बाजार पर बहुत अधिक हैं। यह कर्मियों और बढ़ते बाजार में हिस्सेदारी के मुद्दे को हल करता है।

नॉर्डिक के लिए नया एनआरएफ कनेक्ट एसडीके क्या है? विकास, क्रांति या विकल्प?

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