探索 OpenThread Command Line Interface 代码(1)

Wallytina

OpenThread 的协议栈是用 C++ 编写的。本文通过分析 nRF connect SDK 中的例程代码 OpenThread Command Line Interface，来分享一些 C++ 的基础知识。目的在帮助大家更好的理解 OpenThread 的源代码。

OpenThread Architectures

下面是 OpenThread 网络的描述，它有几个关特性：IPv6，低功耗，IEEE 802.15.4，mesh network

• Thread® is an IPv6-based networking protocol designed for low-power Internet of Things devices
• IEEE 802.15.4-2006 wireless mesh network, commonly called a Wireless Personal Area Network (WPAN)
  

OpenThread网络中的设备类型分为以下几种。CLI 例程中默认的设备类型是 FTD。

• Full Thread Device (FTD) Router 是一种 FTD 设备。 Leader 是一个特殊的 Router， 它是整个 Thread 网络的中心，同一个网络中只能有一个 Leader。
• Minimal Thread Device (MTD)
• Minimal End Device (MED)
  
  • Sleepy End Device (SED)
  • Synchronized Sleepy End Device (SSED)
    
  
  

OpenThread stack architecture

nRF connect SDK 中 OpenThread 的代码框架如下图。PHY 层是 Nordic 提供的 IEEE 802.15.4 的驱动。中间层是 google 提供的 OpenThread 的 MAC 层和 网络层。上层有 Zephyr 提供的 BSD socket 接口和各种应用层网络协议。

下面是 OpenThread 的数据发送的流程图。后面我们会在 UDP 数据通讯演示部分具体分析。

OpneThread CLI Example

我们分析的代码位于 nRF connect SDK 2.6.0 的目录 nrf\samples\openthread\cli 下。它支持的开发板如下：

Hardware Platforms         PCA                 Board name                      Build target
nRF5340 DK    PCA10095        nrf5340dk_nrf5340      nrf5340dk_nrf5340_cpuapp_ns                                                                                       nrf5340dk_nrf5340_cpuapp
nRF52840        PCA10059     nrf52840dongle_nrf52840   nrf52840dongle_nrf52840 Dongle
nRF52840 DK   PCA10056      nrf52840dk_nrf52840           nrf52840dk_nrf52840
nRF21540 DK   PCA10112       nrf21540dk_nrf52840           nrf21540dk_nrf52840

这里我们选用 nRF52840 DK。我们可以通过下面的命令编译

west build -p -b nrf52840dk_nrf52840

编译结束后我们可以看到整个代码占用的 flash 和 RAM 的大小，如下图：

[td]

	Memory region             Used Size              Region Size                      %age Used
	FLASH                              463928 B                          1MB                     44.24%
	RAM                                 104360 B                         256KB                    39.81%
	IDT_LIST                                  0 GB                         32KB                       0.00%

下面的命令用来烧写代码

west flash

烧写完成后，连接串口终端。然后输入下面的指令启动 OpenThread 网络：

uart:~$ *** Booting nRF Connect SDK v3.5.99-ncs1 ***> ot channel 11ot channel 11Doneuart:～s> ot panid0 xabcoot panid OxabcdDoneuart:~$>ot networkkey 00112233445566778899aabbccddeeffot networkkey 00112233445566778899aabbccddeeffDoneuart:~$> ot ifconfig upot ifconfig upDoneuart:        ~$> ot thread startot thread startDoneuart:         ~$

当启动网络后，可以使用下面的命令来查看网络状态和IP地址。我们可以看到这台设备的角色是 leader。任何一台 FTD 都可以成为 leader. 当一台设备使能了 thread 网络后，它会首先试图加入一个已有的 Thread 网络。当搜索了一段时间，发现没有可加入的网络后，FTD 设备会构建一个 Thread 网络，自己成为 leader。一个设备可以有多个IP地址。

uart: ~$ ot stateot stateleaderDoneuart:~$ > ot ipaddrot ipaddrfdde: ad00: beef: 0: 0: ff: fe00: fc00fdde: ad00: beef: 0: 0: ff: fe00: 8c00fdde: ad00: beef: 0 : 8b97 : a8be: 52b3 : a367fe80: 0: 0: 0: a0cc: 601b: ea6b: 4ba1Doneuart:～$