1. introduzione
OpenThread, rilasciato dal team di Google Nest, è un'implementazione open source del protocollo di rete Thread® progettata per accelerare lo sviluppo di prodotti per la casa connessa. La specifica Thread definisce un protocollo di comunicazione wireless tra dispositivi, affidabile, sicuro e a bassa potenza, basato su IPv6, per applicazioni domestiche e commerciali.
Espressif ha portato lo stack OpenThread basato su FreeRTOS e LwIP, consentendo agli sviluppatori di creare rapidamente reti Thread. Il relativo codice sorgente è disponibile in GitHub. Contemporaneamente, Espressif ha implementato anche un router di confine Thread basato sugli RTOS.
In questo codelab, programmerai OpenThread su hardware reale, creerai e gestirai una rete Thread e passerai messaggi tra i nodi.
Obiettivi didattici
- Creazione e flashing di programmi binari dell'interfaccia a riga di comando OpenThread su schede ESP.
- Costruzione e flashing del router di confine sulla scheda del router di confine Thread ESP.
- Gestione manuale dei nodi Thread con ESP Monitor e OpenThread CLI.
- Forma una rete Thread sul router di confine Thread.
- Protezione della messa in servizio dei dispositivi su una rete Thread.
- Ping dell'indirizzo IPv6 tra nodi Thread.
- Passaggio di messaggi tra nodi Thread con UDP.
Che cosa ti serve
Hardware:
Software:
2. Come iniziare
- Installazione di ESP-IDF.
Segui la guida alla programmazione ESP-IDF per installare l'ambiente di sviluppo software.
- Clona l'SDK ESP Thread Border Router.
ESP-THREAD-BR è l'SDK ufficiale del router di confine Thread di ESP. Supporta tutte le funzionalità di rete fondamentali per creare un router di confine Thread e integra funzionalità avanzate a livello di prodotto per una rapida prodottizzazione.
$ cd <your-local-workspace> $ git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-thread-br.git
3. Creazione e flash
Per creare e eseguire il flashing del file binario ot-cli-ftd su schede ESP con moduli IEEE 802.15.4, puoi fare riferimento all'esempio ESP-IDF ot_cli per maggiori dettagli:
$ cd <your-idf-path>/examples/openthread/ot_cli $ idf.py set-target <your-board-type>
Attiva la funzionalità di join tramite menuconfig:
$ idf.py menuconfig
Configurazione componenti > OpenThread > Abilita joiner, quindi build e flash.
$ idf.py -p <your-local-port> build flash monitor
Per creare e eseguire il flashing del file binario ot-br sulla scheda del router di confine Thread ESP, devi prima creare il file binario RCP. Non è necessario eseguire il flashing esplicito di questo file binario RCP sul dispositivo sulla scheda del router di confine Thread di ESP. Verrà incluso nel file binario del router di confine e verrà eseguito il flashing del chip ESP32-H2 al primo avvio (o quando il firmware RCP viene modificato). Per ulteriori dettagli, consulta la documentazione di ESP su Thread BR:
$ cd <your-idf-path>/examples/openthread/ot_rcp $ idf.py set-target esp32h2 $ idf.py build $ cd <your-esp-thread-br-path>/examples/basic_thread_border_router $ idf.py set-target esp32s3
Attiva la funzionalità Commissioner tramite menuconfig:
$ idf.py menuconfig
Configurazione componenti > OpenThread > Abilita Commissioner, quindi crea e flash.
$ idf.py -p <your-local-port> build flash monitor
4. Forma una rete Thread sul router di confine Thread
Ora puoi formare una rete Thread utilizzando la riga di comando OpenThread su ESP Thread Border Router Board (BR Commissioner):
## BR Commissioner ## ---------------------- > dataset init new Done > dataset Active Timestamp: 1 Channel: 21 Channel Mask: 0x07fff800 Ext PAN ID: 151975d11bea97b5 Mesh Local Prefix: fd6a:b54b:d6a3:b05a::/64 Network Key: 731ab6a60a64a0a0b14b259b86b2be01 Network Name: OpenThread-1444 PAN ID: 0x1444 PSKc: 54e7f18d2575014da94db09df29c5df0 Security Policy: 672 onrc 0 Done
Esegui il commit di questo set di dati come attivo:
> dataset commit active Done
Visualizza l'interfaccia IPv6:
> ifconfig up I (59329) OPENTHREAD: Platform UDP bound to port 49153 Done I (59329) OT_STATE: netif up
Avvia l'operazione del protocollo Thread:
> thread start I(61709) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role disabled -> detached Done > I(62469) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 1, AnyPartition reattaching with Active Dataset I(69079) OPENTHREAD:[N] RouterTable---: Allocate router id 11 I(69079) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: RLOC16 fffe -> 2c00 I(69089) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role detached -> leader I(69089) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Partition ID 0x28b518c6 I (69099) OPENTHREAD: Platform UDP bound to port 49154
Dopo qualche istante, controlla lo stato del dispositivo. Dovrebbe essere il Leader.
> state leader Done >
5. Connettiti alla rete Thread tramite networkkey
In questo codelab, due schede ESP con moduli IEEE 802.15.4 sono preparate per l'unione della rete formata BR. In questa sessione, aggiungeremo Board1 alla rete.
Ottieni la networkkey da BR:
## BR Commissioner ## ---------------------- > networkkey 731ab6a60a64a0a0b14b259b86b2be01 Done >
Imposta questa chiave di rete su una scheda ESP (Board1 Joiner) con moduli IEEE 802.15.4:
## Board1 Joiner ## ---------------------- > dataset networkkey 731ab6a60a64a0a0b14b259b86b2be01 Done
Esegui il commit di questo set di dati come attivo:
> dataset commit active Done
Visualizza l'interfaccia IPv6:
> ifconfig up Done I (20308) OT_STATE: netif up
Avvia l'operazione del protocollo Thread:
> thread start I(23058) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role disabled -> detached Done > I(23408) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 1, AnyPartition reattaching with Active Dataset I(30028) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 1 unsuccessful, will try again in 0.288 seconds I(30328) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 2, AnyPartition I(33498) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Delay processing Announce - channel 21, panid 0x1444 I(33758) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Processing Announce - channel 21, panid 0x1444 I(33758) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role detached -> disabled I(33758) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role disabled -> detached I(34178) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 1, AnyPartition I(35068) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: RLOC16 fffe -> 2c01 I(35068) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role detached -> child
Dopo qualche istante, controlla lo stato del dispositivo. Deve essere l'oggetto secondario.
> state child Done
Imposta il ruolo su Router.
> state router Done I(51028) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: RLOC16 2c01 -> 2800 I(51028) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role child -> router I(51028) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Partition ID 0x28b518c6 >
6. Connettiti alla rete Thread tramite messa in sicurezza sicura
In questa sessione aggiungeremo Board2 alla rete tramite la messa in sicurezza della sicurezza:
Richiedi la PSKc e il panid dal Commissario BR:
## BR Commissioner ## ---------------------- > pskc 54e7f18d2575014da94db09df29c5df0 Done > panid 0x1444 Done
Configura le informazioni di rete su Board2:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > dataset pskc 54e7f18d2575014da94db09df29c5df0 Done > dataset panid 0x1444 Done
Esegui il commit di questo set di dati come attivo:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > dataset commit active Done
Visualizza l'interfaccia IPv6:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > ifconfig up Done I (29146) OT_STATE: netif up
Procurati eui64 da Board2:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > eui64 4831b7fffec02be1 Done
In BR Commissioner, avvia il commissioner e specifica il eui64 del dispositivo che può partecipare, insieme alla credenziale del joiner, ad esempio J01NME. La credenziale del joiner è una stringa specifica per il dispositivo composta da tutti i caratteri alfanumerici maiuscoli (0-9 e A-Y, esclusi I, O, Q e Z per la leggibilità), con una lunghezza compresa tra 6 e 32 caratteri.
## BR Commissioner ## ---------------------- > commissioner start Commissioner: petitioning Done Commissioner: active > commissioner joiner add 4831b7fffec02be1 J01NME Done
Passa al joiner Board2. Inizia il ruolo di membro con la credenziale di join che hai appena configurato per il responsabile della BR Commissioner:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > ifconfig up Done > joiner start J01NME Done
Entro un minuto circa, riceverai la conferma dell'avvenuta autenticazione:
## Board2 Joiner ## ---------------------- > Join success
Successivamente, potrai avviare la rete Thread creata dal BR Commissioner e parteciparvi.
Avvia l'operazione del protocollo Thread:
> thread start I(35727) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role disabled -> detached Done > I(36197) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Attach attempt 1, AnyPartition reattaching with Active Dataset I(37007) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: RLOC16 fffe -> 2801 I(37007) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role detached -> child
Imposta il ruolo su Router.
> state router Done I(46057) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: RLOC16 2801 -> 4400 I(46057) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Role child -> router I(46057) OPENTHREAD:[N] Mle-----------: Partition ID 0x28b518c6 >
Ora ottieni una rete Thread con la topologia mostrata di seguito:
7. Ping dell'indirizzo IPv6 tra nodi Thread
Puoi utilizzare il comando ping per comunicare tra due schede qualsiasi. Usa il comando ipaddr per stampare l'indirizzo IPv6 di ogni lavagna:
## BR Commissioner ## ---------------------- > ipaddr fd6a:b54b:d6a3:b05a:0:ff:fe00:fc00 # Leader Anycast Locator (ALOC) fd6a:b54b:d6a3:b05a:0:ff:fe00:2c00 # Routing Locator (RLOC) fd6a:b54b:d6a3:b05a:a8df:eb43:63d8:bda0 # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:687c:7248:cc14:9c4d # Link-Local Address (LLA) Done >
## Board1 Joiner ## ---------------------- > ipaddr fd6a:b54b:d6a3:b05a:0:ff:fe00:2800 # Routing Locator (RLOC) fd6a:b54b:d6a3:b05a:e461:db08:c833:1248 # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:18ac:df04:4671:6a45 # Link-Local Address (LLA) Done
## Board2 Joiner ## ---------------------- > ipaddr fd6a:b54b:d6a3:b05a:0:ff:fe00:4400 # Routing Locator (RLOC) fd6a:b54b:d6a3:b05a:d7dc:8e90:9bc9:ecbc # Mesh-Local EID (ML-EID) fe80:0:0:0:a8cc:1483:f696:91a2 # Link-Local Address (LLA) Done
Ad esempio, per eseguire il ping di Board2 MLE-ID da BR Commissioner, puoi eseguire questo comando su BR Commissioner:
## BR Commissioner ## ---------------------- > ping fd6a:b54b:d6a3:b05a:d7dc:8e90:9bc9:ecbc 16 bytes from fd6a:b54b:d6a3:b05a:d7dc:8e90:9bc9:ecbc: icmp_seq=1 hlim=255 time=123ms 1 packets transmitted, 1 packets received. Packet loss = 0.0%. Round-trip min/avg/max = 123/123.0/123 ms. Done
8. Passaggio di messaggi tra nodi Thread con UDP
In questa sessione imparerai a inviare un messaggio tra due dispositivi Thread. Ad esempio, apri UDP e associalo sulla porta 20617 e resta in ascolto di tutti gli indirizzi su BR:
## BR Commissioner ## ---------------------- > udp open Done > udp bind :: 20617 I (1298739) OPENTHREAD: Platform UDP bound to port 20617 Done
Quindi invia un messaggio da Board1 all'indirizzo BR MLE-ID e alla porta 20617:
## Board1 Joiner ## ---------------------- > udp open Done > udp send fd6a:b54b:d6a3:b05a:a8df:eb43:63d8:bda0 20617 ESP
Puoi vedere il messaggio ricevuto su BR:
## BR Commissioner ## ---------------------- 3 bytes from fd6a:b54b:d6a3:b05a:e461:db08:c833:1248 49154 ESP
9. Complimenti!
Hai creato una rete Thread fisica utilizzando schede ESP.
Ora sai:
- Creazione e flashing di programmi binari dell'interfaccia a riga di comando OpenThread su schede ESP.
- Creazione di un router di confine lampeggiante sulla scheda del router di confine Thread ESP.
- Gestione manuale dei nodi Thread con ESP Monitor e OpenThread CLI.
- Forma una rete Thread sul router di confine Thread.
- Protezione della messa in servizio dei dispositivi su una rete Thread.
- Ping dell'indirizzo IPv6 tra nodi Thread.
- Passaggio di messaggi tra nodi Thread con UDP.
Per approfondire
Consulta openthread.io e GitHub per una varietà di risorse OpenThread, tra cui:
- Piattaforme supportate: scopri tutte le piattaforme che supportano OpenThread.
- Crea OpenThread: ulteriori dettagli sulla creazione e sulla configurazione di OpenThread
- Thread Primer: tratta tutti i concetti di Thread presentati in questo codelab.
Riferimento: