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作者 | strongerHuang

微信公众号 | strongerHuang

就目前而言，全球RTOS装机量或用户量最大的非FreeRTOS莫属，但近两年你可能看到了另外一个RTOS（Zephyr）火起来了。

于是，就有网友抛出了这样的话题：Zephyr会超过FreeRTOS，成为下一个RTOS王者吗？

这里就简单来分享一下FreeRTOS和Zephyr的一些内容以及各自的优势。

关于FreeRTOS

2003年，FreeRTOS由英国工程师Richard Barry开发并开源，旨在为嵌入式系统提供轻量级、可移植的实时操作系统内核。

发布的首个版本包括一些基础的核心功能，比如任务调度、队列、信号量和软件定时器等。

当时，由于市面上的RTOS比较少，而且FreeRTOS代码简洁，用 C 语言编写，以及少量汇编用于平台适配，关键是开源免费。于是，FreeRTOS迅速在开发者社区快速传播，并积累了一定口碑。

因为FreeRTOS遵循 MIT 许可证开源，允许免费使用、修改和分发。逐渐吸引了全球开发者的参与，贡献移植层、示例代码和文档。

慢慢地，FreeRTOS支持的处理器架构逐步扩展，涵盖 ARM Cortex-M、AVR、MSP430、PIC 等主流 MCU。

2017年，亚马逊收购了FreeRTOS，并往物联网转型，其组件也逐渐丰富了起来。

再到后来，就是大家看到的，FreeRTOS成为 STM32、Arduino 等很多平台的“标准 RTOS”。同时，也集成在很多IDE工具中，比如：STM32CubeMX、e2 studio、MounRiver Studio等。

关于Zephyr

最初的Zephyr 内核源自 Wind River Systems（风河公司）内部的一个轻量级微内核项目，用于研究资源受限设备的实时调度与安全隔离。

2016年，Wind River 将该项目捐赠给 Linux 基金会，并命名为 Zephyr Project，致力于打造一个开源、中立、由社区驱动的物联网操作系统

Zephyr采用 Apache 2.0 开源许可证，由Linux基金会托管之后，鼓励商业使用与社区贡献，逐步建立起了企业与社区共同贡献的模式。

2016年4月：发布 Zephyr v1.0，提供基本任务调度、中断处理、简单驱动模型。

2017年：发布了v1.6版本，首次支持 RISC-V 架构，顺应了开源硬件浪潮。同时，引入了设备树（Device Tree） 和 Kconfig 配置系统，奠定模块化基础。

2018年：进行了重大更新，发布了v2.0版本。引入了内存保护单元（MPU）支持，实现用户/内核空间隔离，增强了网络协议栈（IPv4/IPv6、CoAP、MQTT），提升了安全能力（安全启动、加密 API）。

2019年：发布了v2.2版本，大幅扩展硬件支持，覆盖 STM32、ESP32、NRF52、Raspberry Pi Pico 等热门平台。引入了统一构建系统（CMake + West 工具），提升开发体验。

2020年：发布了v2.6版本，引入 实时多线程调度器优化，任务切换延迟降至微秒级。支持 USB、CAN、LoRa、Wi-Fi（通过 ESP-AT） 等外设协议。

2021年：获得 MISRA C 合规性认证，满足汽车与工业编码规范，被 Bosch、Siemens 等工业厂商用于传感器和边缘节点。

2023年：发布v3.4版本，集成 MCUboot 安全引导加载程序，支持 A/B 分区 OTA。实验性支持 Rust 语言编写应用（通过 zrust 模块）。

2024年：进行了重大更新，发布了v4.0版本，重构电源管理子系统，支持深度睡眠 + Tickless Idle，待机电流达 μA 级。蓝牙协议栈通过 Bluetooth SIG 认证。

2025年：发布v4.1、v4.2版本，让其性能对标 ThreadX，在 EEMBC CoreMark/MHz 测试中表现优异。同时，被 Linux 基金会列为 “关键数字基础设施” 项目。

Zephyr vs FreeRTOS

Zephyr 和 FreeRTOS都属于RTOS范畴，就目前而言，两大RTOS都在往物联网方向靠近，但软件架构以及内核等技术还是存在很大区别。

1、系统架构

	FreeRTOS	Zephyr
调度器	纯抢占式，固定优先级（通常 56 级）	抢占式 + 协作式 + 时间片轮转，动态优先级（默认 32 级）
内存管理	动态分配为主（pvPortMalloc），多种 heap 方案	默认静态分配，支持 slab/buddy 系统，强调确定性与防碎片
硬件抽象	通过 port 层手动移植（需写汇编上下文切换）	基于 设备树（Device Tree） 自动配置外设
多核支持	无原生 SMP 支持（需外部 IPC）	原生支持 SMP（对称多处理） 和 AMP
内存保护	无（除非配合 MPU 手动实现）	支持 用户/内核空间隔离（MPU/MMU）

2、资源占用

	FreeRTOS	Zephyr
最小 Flash	～6 KB	～32 KB（含基本驱动）
最小 RAM	～1–2 KB	～8–16 KB
上下文切换	～0.8 μs	～1.2 μs
中断延迟	<5 μs	<1 μs（关闭内核锁时）

3、协议栈与功能

	FreeRTOS	Zephyr
网络协议	需 FreeRTOS+TCP（额外组件）	内置 IPv4/IPv6、CoAP、MQTT、LwM2M、HTTP
无线协议	BLE/Wi-Fi 需厂商 SDK（如 ESP-IDF）	原生支持 BLE 5.4、Thread 1.4、Wi-Fi（ESP-AT/SoftMAC）、LoRa、IEEE 802.15.4
安全能力	依赖 mbed TLS 或 AWS IoT SDK	内置 PSA Crypto、安全启动（MCUboot）、TEE 支持
文件系统	需 FatFS 或 LittleFS 集成	内置 LittleFS、FATFS、NVS（非易失存储）
OTA 更新	依赖 AWS IoT Jobs 或自研方案	内置 MCUboot + A/B 分区 OTA

4、开发环境与调试

	FreeRTOS	Zephyr
构建系统	Makefile / IDE 工程（如 Keil、IAR）	CMake + West（命令行工具），高度标准化
配置方式	FreeRTOSConfig.h  头文件宏定义	Kconfig + Device Tree（图形化 menuconfig 支持）
调试支持	基础日志，依赖 IDE 调试器	内置 LOG 子系统、GDB 支持、QEMU 仿真
学习曲线	低（API 简洁，文档丰富）	较高（需理解 Devicetree、Kconfig、CMake）

Zephyr 会超过 FreeRTOS 吗？

通过以上分析与对比，其实你已经发现了Zephyr 和 FreeRTOS 虽然有很多相似之处，但技术层面和应用场景还是有很大差别。

所以，Zephyr 不太可能完全超越或取代FreeRTOS 成为唯一的 RTOS 王者，但Zephyr极有可能成为“中高端物联网 RTOS 的新王者”。

未来的嵌入式RTOS格局可能是：

低端/极简场景 → FreeRTOS（或裸机）

中高端/安全/多协议场景 → Zephyr

国产化/生态闭环场景 → RT-Thread

高性能实时控制 → ThreadX / VxWorks

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