AliOS Things网络适配框架 - SAL

2017-12-26 17:36:50 3806

0 摘要：很多物联网应用场景中，都需要使用主控MCU外接连接芯片（如WiFi、NB-IoT）的解决方案。为方便这类场景的开发，AliOS Things提供了Socket Adapter Layer（SAL）框架和组件方案 AliOS Things中提供了丰富的SAL开发组件，来加速MCU+通信连接芯片的应用场景开发和部署。在此类应用场景中，主控MCU芯片通过UART或SPI总线与WiFi、NB-IoT等通信芯片相连，AliOS Things操作系统和用户APP运行在主控MCU中，需要网络数据访问时，通过外接的通信芯片进行网络负载的接收和发射。主控MCU和外接通信芯片之间的通信，可以是AT Command通道，也可以是厂商私有协议通道。 AliOS Things SAL方案概述目前，AliOS Things提供了atparser、at_adapter、SAL等开发组件。借助这些组件，用户可以方便地进行应用开发，同时这些组件也方便厂商在现有MCU产品基础上通过外接通信芯片方式扩展网络访问能力。下图展示了AliOS Things提供的SAL组件和方案架构：其中，atparser组件提供了基础的AT Command访问接口和异步收发机制。用户可以直接访问atparser组件提供的接口进行应用开发。上层应用直接通过atparser访问网络是，需要自行处理AT命令细节。基于atparser的基础上，AliOS Things进一步提供了Socket Adapter Layer（SAL）组件（即上图中的方案一）。SAL组件提供AT通道或厂商私有协议通道（如高通通信模组的WMI）到Socket套接字（如socket、getaddrinfo、send、recvfrom等）接口的对接。通过SAL组件，应用层不需要关注通信芯片底层操作的细节，只需要通过标准的Socket接口来达到访问网络的目的。SAL组件支持大多数常用的Socket接口。SAL组件可以很大程度上提高应用层开发的效率，显著降低应用层开发的难度。此外，AliOS Things还提供了另外一种基于AT Command的网络访问方案 - SAL LwIP模式（即上图中的方案三）。SAL LwIP模式基于at_adapter组件工具。at_adapter组件提供AT底层到LwIP的对接，即AT通道作为LwIP的一个网络接口（netif）。使用该方案时，应用层通过标准的Socket接口访问网络，不需要关注底层AT细节。该方案无缝对接LwIP协议栈，应用层可以使用所有LwIP提供的接口和服务。但该方案需要连接芯片固件支持IP包收发模式，目前庆科的moc108已经支持该模式。 atparser组件 atparser组件是AliOS Things SAL框架的基础组件之一，它提供统一和规范的AT命令访问接口（如at.send、recv、write、read、oob等）和异步收发机制（at_worker）。目前atparser组件仅支持了UART连接方式。 atparser有两种工作模式，即NORMAL模式和ASYN模式。工作模式的选择在atparser组件的初始化时进行。 NORMAL模式下，仅支持上层应用以单进程/线程方式访问AT（同一时刻只有一个进程访问AT）。由于AT底层通过串行方式（UART或其他）发送和接收数据，在多进程情况下，多个AT读写可能会产生数据交叉，从而造成AT访问的混乱及错误。下面是在NORMAL模式下，使用AT接口的示例（连接WiFi AP）： if (at.send("AT+WJAP=test_AP,test_passwd") == false) { printf("at.send failed.rn"); return -1;}// Read AT cmd response right after a cmd is sentif (at.recv("OK") == false) { printf("Connecting AP failed.rn"); return -1} 在ASYN模式下，支持AT命令的多进程访问以及收据的异步接收。系统中只有一个线程（at_worker）负责读取AT数据，发送线程发送完AT命令后，等待at_worker线程唤醒；at_worker线程接收到对应AT命令的结果数据后，将结果传递给发送线程，并唤醒发送线程继续执行。发送线程确保一个AT命令发送是原子操作。在ASYN模式下，可以支持多个进程对AT的访问。 AT事件的处理（例如网络数据到达），通过注册的oob回调函数处理。at_worker线程负责识别AT事件并通过调用oob回调函数处理AT事件和数据。 Socket Adapter Layer (SAL) SAL模块提供基于AT Command或厂商私有协议方案实现的标准Socket接口访问。下图是SAL（方案一）的架构图。 SAL对上（应用层）提供标准Socket接口访问。目前SAL支持多数常用的Socket接口，后续还将持续演进。以下是SAL目前支持的Socket接口： int select(int maxfdp1, fd_set readset, fd_set writeset, fd_set exceptset, struct timeval timeout);int socket(int domain, int type, int protocol);int write(int s, const void data, size_t size);int connect(int s, const struct sockaddr name, socklen_t namelen);int bind(int s, const struct sockaddr name, socklen_t namelen);int eventfd(unsigned int initval, int flags);int setsockopt(int s, int level, int optname, const void optval, socklen_t optlen);int getsockopt(int s, int level, int optname, void optval, socklen_t optlen);struct hostent* gethostbyname(const char name);int close(int s);int sendto(int s, const void data, size_t size, int flags, const struct sockaddr * to, socklen_t tolen);int send(int s, const void data, size_t size, int flags);int shutdown(int s, int how);int recvfrom(int s, void mem, size_t len, int flags, struct sockaddr from, socklen_t fromlen);int recv(int s, void mem, size_t len, int flags);int read(int s, void mem, size_t len);void freeaddrinfo(struct addrinfo ai);int getaddrinfo(const char nodename, const char servname, const struct addrinfo hints, struct addrinfo *res);void freeaddrinfo(struct addrinfo ai);int shutdown(int s, int how);int getaddrinfo(const char nodename, const char servname, const struct addrinfo hints, struct addrinfo res);int fcntl(int s, int cmd, int val); SAL层对下抽象了通信模组/芯片访问控制层接口（如下），不同厂家的连接模组/芯片，可以通过对接底层控制访问层接口来对接和支持SAL。 typedef struct sal_op_s { char version; int (init)(void); int (start)(at_conn_t c); int (send)(int fd, uint8_t data, uint32_t len, char remote_ip[IP_LEN], int32_t remote_port); int (domain_to_ip)(char domain, char ip[IP_LEN]); int (close)(int fd, int32_t remote_port); int (deinit)(void); int (register_netconn_evt_cb)(netconn_evt_cb_t cb);} sal_op_t;SAL LwIP模式 AliOS Things还提供了SAL LwIP模式（方案二）。该方案区别于方案一的地方在于，主控MCU上运行完整的LwIP协议栈，LwIP协议栈底层通过AT方式访问网络；方案一中主控MCU侧不运行协议栈。该方案的运行方式类似于MCU行业常用的SLIP（Serial Line Internet Protocol）方案，区别在于底层使用厂商模组/芯片的AT Command命令和服务，厂商模组/芯片不需要额外再支持SLIP通信。 at_adapter组件提供AT底层到LwIP网络接口（netif）的对接。通过netif的对接，AT通道可以无缝对接上LwIP。该模式下，SAL对上层应用提供完整的TCP/IP协议栈接口和服务。该方案的缺点是需要AT通信模块固件支持IP包传输，目前moc108已经支持该模式。总结综上所述，AliOS Things提供了丰富的SAL组件和方案。AliOS Things提供的SAL框架和组件，具有以下优势：为主控MCU外接连接芯片场景提供完整解决方案；可以降低上层应用开发基于外接连接芯片场景的应用的难度，提高开发效率，加速产品部署；方便模组和设备厂商在现有成熟的MCU产品和方案上，通过外接通信芯片方式扩展网络连接能力，而不需要将先有的MCU芯片切换成WiFi或其他具有网络通信能力的平台。 0
2017-12-26 17:36:50　　评论淘帖0 举报相关推荐 • AliOS Things的基本架构和如何在MCU上应用AliOS Things的介绍 19145 • AliOS Things网络连接技术概述 2128 • AliOS Things蓝牙协议栈及应用开发框架介绍 2681 • AliOS Things lorawanapp应用介绍 3172 • 一种基于AliOS Things的uData感知设备软件框架 4921 • AliOS Things开发：AliOS Studio使用说明 4564 • AliOS Things 3.0开发教程合集免费下载 0 • AliOS Things 3.0 OTA专辑 1717 • 基于AliOS Things玩转智能语音 2439 • AliOS Things 维测典型案例分析 —— 内存泄漏 1519