rsoc/Day5

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 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)
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）
4. 还是要记得 pkg --update

使用直接驱动的这个ath10.c就行了

AHT10样例代码

#include <board.h>
#include <rtthread.h>
#include <drv_gpio.h>
#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。

参考链接：MQTT 协议入门：基础知识和快速教程

阿里云搭建

平台：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
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）
7. pkg --update
8. 把此处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

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

#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 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 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：

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

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

FAL (搭配SFUD驱动使用)

SFUD

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

FAL API

FAL API详细链接

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 分区表

（不用管）	分区名称	位置	偏移量	大小

文件系统操作样例代码

DFS结合FAL配置W25Q64

1. 开启板上外设

   

2. 配置自动挂载

   yw

3. 配置Component组件

   

4. 配置DFS

   

5. 配置elmFat

   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

#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）

在drv_filesystem.c中实现挂载font

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)

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;
 }

3. 利用云端给开发板发送指令然后实现小灯翻转

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

#include "rtthread.h"
#include "dev_sign_api.h"
#include "mqtt_api.h"
#include <board.h>
#include <drv_gpio.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "aht10.h"
#include <dfs_posix.h>

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