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2024-RSOC
[2024-RSOC]软件包和组件
发布于 2024-07-30 08:21:54 浏览:327
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[tocm] # 软件包和组件 ## 软件包(Software Package) 帮助我们完成了底层驱动的编写,我们只需要使用里面提供的API就好了,帮助我们快速开发。 RT-Thread 软件包中心:[软件包](https://packages.rt-thread.org/index.html) ENV Kconfig配置文件 ### 温湿度传感器——AHT10(I2C设备) #### 配置 在menuconfig选择,最终在[**Kconfig这里**](board\Kconfig)使能(勾选上宏) 1. 使能驱动AHT21(AHT10也适用,且会同时使能软件包) ![驱动使能](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-4.png?raw=true) 2. 记得 `pkg --update` 3. 补充rt_vsnprintf_full软件包,使kprintf可以用`%.3f`(可以按`/`搜索) ![rt_vsnprintf_full软件包使能](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-5.png?raw=true) 4. 还是要记得 `pkg --update` 使用直接驱动的[这个ath10.c](packages\aht10-latest\aht10.c)就行了 #### AHT10样例代码 ``` c #include
#include
#include
#include "aht10.h" // AHT挂载的总线名字 #define AHT10_I2C_BUS "i2c3" // 创建AHT线程时待用 #define THREAD_PRIORITY 25 #define THREAD_STACK_SIZE 2048 #define THREAD_TIMESLICE 5 // AHT线程指针 rt_thread_t AHT10 = RT_NULL; // AHT测试样例 void AHT10_Test(void *parameter) { // AHT设备指针 aht10_device_t Dev = RT_NULL; // Humi:湿度值,Temp:温度值 float Humi, Temp; // 初始化设备 Dev = aht10_init(AHT10_I2C_BUS); if (Dev == RT_NULL) { rt_kprintf("AHT10_init Fail"); return; } while (1) { // 读取温湿度值 Humi = aht10_read_humidity(Dev); Temp = aht10_read_temperature(Dev); // 没有下载rt_vsprintf_full软件包的时候 rt_kprintf("Humi: %d.%d\n", (int)Humi, (int)(Humi * 10) % 10); rt_kprintf("Temp: %d.%d\n", (int)Temp, (int)(Temp * 10) % 10); // 配合rt_vsnprintf_full软件包使用 // rt_kprintf("Humi: %f, Temp: %f\n", Humi, Temp); rt_thread_mdelay(1000); } } void AHT10_Creat_Thread(void) { // 创建线程 AHT10 = rt_thread_create("AHT10", AHT10_Test, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE); // 创建成功就启动 if (AHT10 != RT_NULL) { rt_thread_startup(AHT10); } else { rt_kprintf("AHT10_Thread Create Fail"); } } // 导出Shell命令 MSH_CMD_EXPORT(AHT10_Creat_Thread, This Function will creat a AHT10 thread.); ``` ### MQTT协议(搭配阿里云) #### 原理 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一种轻量级、基于**发布-订阅**模式的消息传输**协议**(基于TCP/IP?),适用于资源受限的设备和低带宽、高延迟或不稳定的网络环境。它在**物联网**应用中广受欢迎,能够实现传感器、执行器和其它设备之间的高效通信。如果有设备需要获取某个传感器的消息,只需要**订阅这个主题**就好了。 #### 运行框架 **Client**:客户端,即我们使用的设备。 使用MQTT的程序或设备。客户端总是通过网络连接到服务端。它可以 - 发布应用消息给其它相关的客户端。 - 订阅以请求接受相关的应用消息。 - 取消订阅以移除接受应用消息的请求。 - 从服务端断开连接。 **Server**:服务端 作为发送消息的客户端和请求订阅的客户端之间的中介。服务端 - 接受来自客户端的网络连接。 - 接受客户端发布的应用消息。 - 处理客户端的订阅和取消订阅请求。 - 转发应用消息给符合条件的已订阅客户端。 **Topic Name**:主题名 附加在应用消息上的一个标签,服务端已知且与订阅匹配。服务端发送应用消息的一个副本给每一个匹配的客户端订阅。 **Subscription**: 订阅 订阅相应的主题名来获取对应的信息。 **Publish**:发布 在对应主题上发布新的消息。 ![MQTT运行框架](https://assets.emqx.com/images/a6baf485733448bc9730f47bf1f41135.png) **参考链接**:[MQTT 协议入门:基础知识和快速教程](https://www.emqx.com/zh/blog/the-easiest-guide-to-getting-started-with-mqtt) #### 阿里云搭建 平台:[https://www.aliyun.com/product/iot/iot_instc_public_cn](https://www.aliyun.com/product/iot/iot_instc_public_cn) 1. **控制管理台** → **注册登录** → 公共实例 → (左栏)设备管理 → 产品 → 创建产品(名称随便,其它默认)→ 2. Topic 类列表 → 自定义 Topic → 将get的权限改为“发布和订阅” 3. 功能定义 → 前往编辑草稿 → 添加自定义功能(标识符发布时要用,步长即精度)→ 发布上线 4. 创建设备(产品选择之前创建的) 5. 打开RW007(网络连接),注意修改对应数字 ![alt text](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-6.png?raw=true) 6. menuconfig 阿里云软件包配置相应名称密码(在对应**产品**页顶端,**设备**页**MQTT连接参数**点击“查看”),同时**使能下方sample**(图中没标出) ![阿里云软件包配置相应名称密码](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/MQTT配置3.png?raw=true) 7. `pkg --update` 8. 把此处[packages\ali-iotkit-v3.0.2\ports\wrapper.c](packages\ali-iotkit-v3.0.2\ports\wrapper.c)的`RT_WEAK`改为`rt_weak` #### MQTT样例 1. 以下代码实现拼接,`DEMO_PRODUCT_KEY, DEMO_DEVICE_NAME`分别替代两个`%s` ``` c const char *fmt = "/sys/%s/%s/thing/event/property/post"; //... HAL_Snprintf(topic, topic_len, fmt, DEMO_PRODUCT_KEY, DEMO_DEVICE_NAME); ``` 1. 这个报错不用管`E/[RW007]: The wifi Stage 1 status 0 0 0 1` 2. 编译、运行、输入`wifi join wifiname wifisecret` 3. 在阿里云网页日志服务可以查看发送的消息 4. 在阿里云网页对应设备Topic列表可以发布消息(msh中可以收到) 5. 发现运行时,shell命令用不了了,因为样例导出的命令用shell线程去跑 6. 要把导出的封装为线程,即加入以下内容且把`mqtt_example_main()`的参数改为`void *parameter` ``` c #define THREAD_PRIORITY 25 #define THREAD_STACK_SIZE 4096 #define THREAD_TIMESLICE 5 rt_thread_t MQTT_Thread = RT_NULL; void MQTT_Creat_Thread(void) { MQTT_Thread = rt_thread_create("MTQQ_Thread", mqtt_example_main, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE); if (MQTT_Thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(MQTT_Thread); } else { rt_kprintf("MQTT Thread Create Failed!\n"); } } MSH_CMD_EXPORT(MQTT_Creat_Thread, create a MQTT_Thread); ``` ## 组件 可以独立开发、测试、测试、部署和维护的软件单元 *与软件包关系: 组件如手脚,软件包如工具,都可以选择是否使用* ### 文件系统 用板载的W25Q64(Flash)来学习 #### 文件系统定义 DFS, Device File System, RTT提供的虚拟文件系统组件 #### 文件系统架构 统一**根目录**用`/`表示,可以挂载目录、文件,允许不同目录下的**同名文件** ![目录与文件图](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/figures/fs-dir.png) POSIX:一个协议,统一api名称,使代码可以在不同的操作系统中跑 ELM FATFS 文件系统:常用,RomFS系统:只读 (下文继续介绍) ![文件系统框架图](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/figures/fs-layer.png) #### 文件系统种类 | 类型 | 特点 | | - | - | | FatFS | 小型嵌入式设备,兼容微软,有良好的硬件无关性,RTT最常用,如:elm_fat | | RomFS | 挂载根目录,只读 | | DevFS | 设备文件系统,开启后设备在`/dev`虚拟成文件,可用read、write接口 | | UFFS | 图文开发,用于Nand Flash,快、资源消耗少、免费 | | NFS | 网络文件系统,用于网络连接操作另一台设备 | #### POSIX接口层 一个协议,统一api名称,使代码可以在不同的操作系统中跑 **4个重要接口** ![POSIX](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/figures/fs-mg.png) 文件描述符:fd(file descriptor),对应一个文件,可能多对一(把我们找到需要的文件) 还有: ``` c int rename(const char *old, const char *new); //重命名 int stat(const char *file, struct stat *buf); //取得状态 int unlink(const char *pathname); //删除文件 ``` #### 目录管理 目录常用api ![目录常用api图](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/figures/fs-dir-mg.png) #### 文件系统启动流程 | 名称 | 补充 | | - | - | | filesystemtable | 记录所用的文件系统 | | filesystem_operation_table | 记录操作函数如何实现(如open,close……)| |相关锁 | 如fd的互斥锁等 | ![alt text](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image.png?raw=true) ### FAL (搭配SFUD驱动使用) #### SFUD **[SFUD](https://github.com/armink/SFUD)**:(Serial Flash Universal Driver) 串行 **Flash 通用驱动库**,如:sfud_get_device()、sfud_read()、sfud_erase()、sfud_write()等函数接口帮助我们能够**实现对不同Flash的读写**。 #### FAL **Fal组件**:(Flash Abstraction Layer) Flash 抽象层 调用SFUD,**将Flash分区,创建块设备**,文件系统要在块设备上搭建 [FAL 框架图](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/fal/fal) #### FAL API [**FAL API详细链接**](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/fal/fal_api) ![FAL API图](https://www.rt-thread.org/document/site/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/fal/figures/fal-api.png) #### FAL 初始化流程 W25Q64→注册为spi20设备,挂载到spi2总线上(**SPI设备**)→*通过SFUD驱动*`rt_sfud_flash_probe()`→跟一个命名为"W25Q64"的SPI_FLASH设备进行绑定(**SPI_FLASH设备**)→*通过FAL抽象层*→对SPI_FLASH设备进行分区,将对应分区注册为BLK(块)设备(**BLK设备**)→对BLK设备格式化 ![初始化流程图](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-3.png?raw=true) **分区表** | (不用管) | 分区名称 | 位置 | 偏移量 | 大小 | | - | - | - | - | - | ![分区表](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-2.png?raw=true) ### DFS结合FAL配置W25Q64 ![DFS结合FAL配置W25Q64](https://github.com/ljcjames/RSOC/blob/lcd/Day5/image-1.png?raw=true) 1. 开启板上外设 ![文件系统开关1](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/%E6%96%87%E4%BB%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E5%BC%80%E5%85%B31.png) 2. 配置自动挂载 ![文件系统开关2](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/文件系统开关2.png) 3. 配置Component组件 ![文件系统开关3](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/文件系统开关3.png) 4. 配置DFS ![文件系统开关4](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/文件系统开关4.png) 5. 配置elmFat ![文件系统开关5](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/文件系统开关5.png) 因为WiFi和flash挂在同一个spi下 所以需要先关闭WiFi,在main函数加以下代码 计算引脚 CS:90 (F-A)*16 + 10 = 90 ``` c #define WIFI_CS GET_PIN(F, 10) void WIFI_CS_PULL_DOWM(void) { rt_pin_mode(WIFI_CS, PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_write(WIFI_CS, PIN_LOW); } INIT_BOARD_EXPORT(WIFI_CS GET_PIN); ``` ## 我的实践 ### 1. 使用AHT10软件包采集温湿度并上传到阿里云 (合并头两个代码),拼接字符串时我用了`sprintf`,其实应该也可以样例原有的`HAL_Snprintf`的 ### 2. 将font分区给挂载上。在温湿度上传上传云端的同时,将数据同步放在文件系统处, 文件名为:Data.txt;文件内容: > Temp:XX ; Humi:XX ; Count: 1(自上电起所采集的数据次数) Temp:XX ; Humi:XX ; Count: 2(自上电起所采集的数据次数) Temp:XX ; Humi:XX ; Count: 3(自上电起所采集的数据次数) ![data.txt示意图](https://raw.githubusercontent.com/ljcjames/RSOC/main/Day5/image-7.png) 在`drv_filesystem.c`中实现挂载font ``` c fal_init(); fal_blk_device_create("font"); /* 创建目录 */ ret = mkdir("/fal/test", 0x777); if (ret < 0) { /* 创建目录失败 */ rt_kprintf("dir error!\n"); } else { /* 创建目录成功 */ rt_kprintf("mkdir ok!\n"); } /* 挂载块设备"font"到 DFS 目录/fal/test中 */ if (dfs_mount("font", "/fal/test", "elm", 0, 0) == 0) { LOG_I("font initialized!"); } else { dfs_mkfs("elm", "font"); if (dfs_mount("font", "/fal/test", "elm", 0, 0) == 0) { LOG_I("font initialized!"); } else { LOG_E("Failed to initialize font!"); LOG_D("You should create a filesystem(font) on the block device first!"); } } ``` 接着文件末尾添加数据(Data.txt) ``` c void make_file() { //文件描述符 int fd; //用只写方式打开文件,如果没有该文件,则创建一个文件 fd = open("/fal/test/Data.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND); //和原来相比,只是把O_TRUNC参数更改为O_APPEND,即更改为打开后,如果再进行写入,将从文件的末尾位置开始写。 //如果打开成功 if (fd >= 0) { //写入文件 write(fd, tmp, sizeof(tmp)); // rt_kprintf("Write done.\n"); //关闭文件 close(fd); } else { rt_kprintf("File Open Fail.\n"); } return; } ``` ### 3. 利用云端给开发板发送指令然后实现小灯翻转 ```c rt_pin_mode(GPIO_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT); //topic_info->payload 为发送的内容,可以据此设置命令 if(rt_pin_read(GPIO_LED_R) == PIN_HIGH) { // rt_kprintf("LED_R should be ON\n"); rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW); } else { // rt_kprintf("LED_R should be OFF\n"); rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH); } ``` ### 完整代码 ``` c #include "rtthread.h" #include "dev_sign_api.h" #include "mqtt_api.h" #include
#include
#include
#include
#include "aht10.h" #include
char DEMO_PRODUCT_KEY[IOTX_PRODUCT_KEY_LEN + 1] = {0}; char DEMO_DEVICE_NAME[IOTX_DEVICE_NAME_LEN + 1] = {0}; char DEMO_DEVICE_SECRET[IOTX_DEVICE_SECRET_LEN + 1] = {0}; void *HAL_Malloc(uint32_t size); void HAL_Free(void *ptr); void HAL_Printf(const char *fmt, ...); int HAL_GetProductKey(char product_key[IOTX_PRODUCT_KEY_LEN + 1]); int HAL_GetDeviceName(char device_name[IOTX_DEVICE_NAME_LEN + 1]); int HAL_GetDeviceSecret(char device_secret[IOTX_DEVICE_SECRET_LEN]); uint64_t HAL_UptimeMs(void); int HAL_Snprintf(char *str, const int len, const char *fmt, ...); //定义接受文件内容的缓冲区 char buffer[1026] = {}; char tmp[1026]; #define GPIO_LED_B GET_PIN(F,11) #define GPIO_LED_R GET_PIN(F,12) // AHT挂载的总线名字 #define AHT10_I2C_BUS "i2c3" // AHT设备指针 aht10_device_t Dev = RT_NULL; // Humi:湿度值,Temp:温度值 float Humi, Temp; #define EXAMPLE_TRACE(fmt, ...) \ do { \ HAL_Printf("%s|%03d :: ", __func__, __LINE__); \ HAL_Printf(fmt, ##__VA_ARGS__); \ HAL_Printf("%s", "\r\n"); \ } while(0) static void example_message_arrive(void *pcontext, void *pclient, iotx_mqtt_event_msg_pt msg) { iotx_mqtt_topic_info_t *topic_info = (iotx_mqtt_topic_info_pt) msg->msg; switch (msg->event_type) { case IOTX_MQTT_EVENT_PUBLISH_RECEIVED: /* print topic name and topic message */ EXAMPLE_TRACE("Message Arrived:"); rt_pin_mode(GPIO_LED_R, PIN_MODE_OUTPUT); //topic_info->payload 为发送的内容,可以据此设置命令 if(rt_pin_read(GPIO_LED_R) == PIN_HIGH) { // rt_kprintf("LED_R should be ON\n"); rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_LOW); } else { // rt_kprintf("LED_R should be OFF\n"); rt_pin_write(GPIO_LED_R, PIN_HIGH); } EXAMPLE_TRACE("Topic : %.*s", topic_info->topic_len, topic_info->ptopic); EXAMPLE_TRACE("Payload: %.*s", topic_info->payload_len, topic_info->payload); EXAMPLE_TRACE("\n"); break; default: break; } } static int example_subscribe(void *handle) { int res = 0; const char *fmt = "/%s/%s/user/get"; char *topic = NULL; int topic_len = 0; topic_len = strlen(fmt) + strlen(DEMO_PRODUCT_KEY) + strlen(DEMO_DEVICE_NAME) + 1; topic = HAL_Malloc(topic_len); if (topic == NULL) { EXAMPLE_TRACE("memory not enough"); return -1; } memset(topic, 0, topic_len); HAL_Snprintf(topic, topic_len, fmt, DEMO_PRODUCT_KEY, DEMO_DEVICE_NAME); res = IOT_MQTT_Subscribe(handle, topic, IOTX_MQTT_QOS0, example_message_arrive, NULL); if (res < 0) { EXAMPLE_TRACE("subscribe failed"); HAL_Free(topic); return -1; } HAL_Free(topic); return 0; } void make_file() { //文件描述符 int fd; //用只写方式打开文件,如果没有该文件,则创建一个文件 fd = open("/fal/test/Data.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND); //和原来相比,只是把O_TRUNC参数更改为O_APPEND,即更改为打开后,如果再进行写入,将从文件的末尾位置开始写。 // rt_kprintf("\n%f %f tmp:%s\n",Humi,Temp,String); //如果打开成功 if (fd >= 0) { //写入文件 write(fd, tmp, sizeof(tmp)); // rt_kprintf("Write done.\n"); //关闭文件 close(fd); } else { rt_kprintf("File Open Fail.\n"); } return; } int cnt = 0; void tmp_payload(void) { // 读取温湿度值 Humi = aht10_read_humidity(Dev); Temp = aht10_read_temperature(Dev); memset(tmp, 0, sizeof(tmp)); sprintf(tmp, "Temp: %.1f;Humi: %.1f;Count: %d\n", Temp, Humi,++cnt); // rt_kprintf("\n%f %f tmp:%s\n",Humi,Temp,tmp); make_file(); sprintf(tmp, "{\"params\":{\"temperature\":%.2f,\"humidity\":%.2f}}", Temp, Humi); return; } static int example_publish(void *handle) { tmp_payload(); int res = 0; const char *fmt = "/sys/%s/%s/thing/event/property/post"; // /k1lyriw1yGj/${deviceName}/user/get char *topic = NULL; int topic_len = 0; char *payload = tmp; // strcpy(payload,tmp_payload()); // rt_kprintf("payload:%s\n",payload); topic_len = strlen(fmt) + strlen(DEMO_PRODUCT_KEY) + strlen(DEMO_DEVICE_NAME) + 1; topic = HAL_Malloc(topic_len); if (topic == NULL) { EXAMPLE_TRACE("memory not enough"); return -1; } memset(topic, 0, topic_len); HAL_Snprintf(topic, topic_len, fmt, DEMO_PRODUCT_KEY, DEMO_DEVICE_NAME); res = IOT_MQTT_Publish_Simple(0, topic, IOTX_MQTT_QOS0, payload, strlen(payload)); if (res < 0) { EXAMPLE_TRACE("publish failed, res = %d", res); HAL_Free(topic); return -1; } HAL_Free(topic); return 0; } static void example_event_handle(void *pcontext, void *pclient, iotx_mqtt_event_msg_pt msg) { EXAMPLE_TRACE("msg->event_type : %d", msg->event_type); } static void mqtt_example_main(void *parameter) { void *pclient = NULL; int res = 0; int loop_cnt = 0; iotx_mqtt_param_t mqtt_params; HAL_GetProductKey(DEMO_PRODUCT_KEY); HAL_GetDeviceName(DEMO_DEVICE_NAME); HAL_GetDeviceSecret(DEMO_DEVICE_SECRET); EXAMPLE_TRACE("mqtt example"); memset(&mqtt_params, 0x0, sizeof(mqtt_params)); mqtt_params.handle_event.h_fp = example_event_handle; pclient = IOT_MQTT_Construct(&mqtt_params); if (NULL == pclient) { EXAMPLE_TRACE("MQTT construct failed"); return ; } res = example_subscribe(pclient); if (res < 0) { IOT_MQTT_Destroy(&pclient); return ; } while (1) { if (0 == loop_cnt % 20) { example_publish(pclient); } IOT_MQTT_Yield(pclient, 200); loop_cnt += 1; } return ; } #define THREAD_PRIORITY 25 #define THREAD_STACK_SIZE 4096 #define THREAD_TIMESLICE 5 rt_thread_t MQTT_Thread = RT_NULL; void MQTT_Creat_Thread(void) { // 初始化设备 Dev = aht10_init(AHT10_I2C_BUS); if (Dev == RT_NULL) { rt_kprintf("AHT10_init Fail"); return; } MQTT_Thread = rt_thread_create("MTQQ_Thread", mqtt_example_main, RT_NULL, THREAD_STACK_SIZE, THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE); if (MQTT_Thread != RT_NULL) { rt_thread_startup(MQTT_Thread); } else { rt_kprintf("MQTT Thread Create Failed!\n"); } } MSH_CMD_EXPORT(MQTT_Creat_Thread, create a MQTT_Thread); ``` [更多参考官方文档链接](https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/programming-manual/filesystem/filesystem?id=%e6%96%87%e4%bb%b6%e7%ae%a1%e7%90%86)
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