Google은 흑인 공동체를 위한 인종적 평등을 추구하기 위해 노력하고 있습니다. 자세히 알아보기
이 페이지는 Cloud Translation API를 통해 번역되었습니다.
Switch to English

OpenThread API로 개발

26b7f4f6b3ea0700.png

Nest에서 출시 한 OpenThreadThread® 네트워킹 프로토콜의 오픈 소스 구현입니다. Nest는 Connect 제품에 사용되는 기술을 개발자가 커넥 티드 홈용 제품 개발을 가속화하기 위해 광범위하게 사용할 수 있도록 OpenThread를 출시했습니다.

스레드 사양 은 가정용 애플리케이션을위한 IPv6 기반의 안정적이고 안전한 저전력 무선 장치 간 통신 프로토콜을 정의합니다. OpenThread는 IPv6, 6LoWPAN, MAC 보안 기능이있는 IEEE 802.15.4, 메시 링크 설정 및 메시 라우팅을 포함한 모든 스레드 네트워킹 계층을 구현합니다.

이 Codelab에서는 OpenThread API를 사용하여 스레드 네트워크를 시작하고, 장치 역할의 변경 사항을 모니터링 및 대응하고, UDP 메시지를 보내고, 이러한 작업을 실제 하드웨어의 버튼과 LED에 연결합니다.

2a6db2e258c32237.png

배울 것

  • Nordic nRF52840 개발 보드에서 버튼 및 LED를 프로그래밍하는 방법
  • 일반적인 OpenThread API 및 otInstance 클래스를 사용하는 방법
  • OpenThread 상태 변경을 모니터링하고 이에 대응하는 방법
  • 스레드 네트워크의 모든 장치에 UDP 메시지를 보내는 방법
  • Makefile을 수정하는 방법

필요한 것

하드웨어:

  • 3 Nordic Semiconductor nRF52840 개발 기판
  • 보드를 연결하기위한 USB-Micro-USB 케이블 3 개
  • USB 포트가 3 개 이상인 Linux 시스템

소프트웨어:

  • GNU 툴체인
  • Nordic nRF5x 명령 줄 도구
  • Segger J-Link 소프트웨어
  • OpenThread
  • 힘내

달리 명시되지 않는 한,이 Codelab의 콘텐츠는 Creative Commons Attribution 3.0 라이선스 에 따라 라이선스가 부여되며 코드 샘플은 Apache 2.0 라이선스에 따라 라이선스가 부여됩니다 .

하드웨어 Codelab 완료

이 Codelab을 시작하기 전에 nRF52840 보드 및 OpenThread Codelab 으로 스레드 네트워크 구축을 완료해야합니다.

  • 빌드 및 플래싱에 필요한 모든 소프트웨어를 자세히 설명합니다.
  • OpenThread를 빌드하고 Nordic nRF52840 보드에서 플래시하는 방법을 배웁니다.
  • 스레드 네트워크의 기본 사항을 보여줍니다.

OpenThread를 빌드하고 보드를 플래시하는 데 필요한 환경 설정은이 Codelab에 자세히 설명되어 있지 않으며 보드 플래시에 대한 기본 지침 일뿐입니다. 스레드 네트워크 빌드 코드 랩을 이미 완료했다고 가정합니다.

스레드 네트워크 빌드 코드 랩 완료

Linux 머신

이 Codelab은 i386 또는 x86 기반 Linux 시스템을 사용하여 모든 스레드 개발 보드를 플래시하도록 설계되었습니다. 모든 단계는 Ubuntu 14.04.5 LTS (Trusty Tahr)에서 테스트되었습니다.

Nordic Semiconductor nRF52840 보드

이 Codelab은 3 개의 nRF52840 PDK 보드를 사용 합니다.

a6693da3ce213856.png

소프트웨어 설치

OpenThread를 빌드하고 플래시하려면 SEGGER J-Link, nRF5x 명령 줄 도구, ARM GNU 도구 모음 및 다양한 Linux 패키지를 설치해야합니다. 필요에 따라 Build a Thread Network Codelab을 완료했다면 필요한 모든 것이 이미 설치되어있을 것입니다. 그렇지 않은 경우 계속해서 OpenThread를 nRF52840 개발 보드에 빌드하고 플래시 할 수 있는지 확인하기 전에 해당 Codelab을 완료합니다.

스레드 네트워크 빌드 코드 랩 완료

OpenThread는이 Codelab의 시작점으로 사용할 수있는 예제 애플리케이션 코드와 함께 제공됩니다.

OpenThread 복제 및 설치 :

$ cd ~
$ git clone --recursive https://github.com/openthread/openthread.git
$ cd openthread
$ ./bootstrap

OpenThread의 공용 API는 OpenThread 저장소의 include/openthread 에 있습니다. 이러한 API는 애플리케이션에서 사용할 수 있도록 스레드 및 플랫폼 수준에서 다양한 OpenThread 기능에 대한 액세스를 제공합니다.

  • OpenThread 인스턴스 정보 및 제어
  • IPv6, UDP 및 CoAP와 같은 애플리케이션 서비스
  • 커미셔너 및 조이너 역할과 함께 네트워크 자격 증명 관리
  • 경계 라우터 관리
  • 아동 감독 및 용지 걸림 감지와 같은 향상된 기능

모든 OpenThread API에 대한 참조 정보는 openthread.io/reference 에서 확인할 수 있습니다.

API 사용

API를 사용하려면 애플리케이션 파일 중 하나에 헤더 파일을 포함합니다. 그런 다음 원하는 함수를 호출하십시오.

예를 들어 OpenThread에 포함 된 CLI 예제 앱은 다음 API 헤더를 사용합니다.

examples / apps / cli / main.c

#include <openthread/config.h>
#include <openthread/cli.h>
#include <openthread/diag.h>
#include <openthread/tasklet.h>
#include <openthread/platform/logging.h>

OpenThread 인스턴스

otInstance 구조는 OpenThread API로 작업 할 때 자주 사용할 것입니다. 초기화되면이 구조는 OpenThread 라이브러리의 정적 인스턴스를 나타내며 사용자가 OpenThread API 호출을 수행 할 수 있도록합니다.

예를 들어 OpenThread 인스턴스는 CLI 예제 앱의 main() 함수에서 초기화됩니다.

examples / apps / cli / main.c

int main(int argc, char *argv[])
{
    otInstance *instance

...

#if OPENTHREAD_ENABLE_MULTIPLE_INSTANCES
    // Call to query the buffer size
    (void)otInstanceInit(NULL, &otInstanceBufferLength);

    // Call to allocate the buffer
    otInstanceBuffer = (uint8_t *)malloc(otInstanceBufferLength);
    assert(otInstanceBuffer);

    // Initialize OpenThread with the buffer
    instance = otInstanceInit(otInstanceBuffer, &otInstanceBufferLength);
#else
    instance = otInstanceInitSingle();
#endif

...

    return 0;
}

플랫폼 별 기능

OpenThread에 포함 된 예제 애플리케이션 중 하나에 플랫폼 별 함수를 추가하려면 먼저 모든 함수에 대해 otSys 네임 스페이스를 사용하여 examples/platforms/openthread-system.h 헤더에서 선언하십시오. 그런 다음 플랫폼 별 소스 파일에서 구현합니다. 이렇게 추상화하면 다른 예제 플랫폼에 동일한 함수 헤더를 사용할 수 있습니다.

예를 들어 nRF52840 버튼과 LED에 연결하는 데 사용할 GPIO 함수는 openthread-system.h 에서 선언해야합니다.

원하는 텍스트 편집기에서 examples/platforms/openthread-system.h 파일을 엽니 다.

예 / 플랫폼 /openthread-system.h

조치 : 플랫폼 별 GPIO 함수 선언 추가

파일 내 어디에나 다음 함수 선언을 추가하십시오.

/**
 * Init LED module.
 *
 */
void otSysLedInit(void);
void otSysLedSet(uint8_t aLed, bool aOn);
void otSysLedToggle(uint8_t aLed);

/**
* A callback will be called when GPIO interrupts occur.
*
*/
typedef void (*otSysButtonCallback)(otInstance *aInstance);
void otSysButtonInit(otSysButtonCallback aCallback);
void otSysButtonProcess(otInstance *aInstance);

다음 단계에서이를 구현합니다.

otSysButtonProcess 함수 선언은 otInstance 사용합니다. 이렇게하면 필요한 경우 버튼을 누를 때 애플리케이션이 OpenThread 인스턴스에 대한 정보에 액세스 할 수 있습니다. 그것은 모두 응용 프로그램의 요구에 달려 있습니다. 함수 구현에 필요하지 않은 경우 OpenThread API의 OT_UNUSED_VARIABLE 매크로를 사용하여 일부 도구 모음에 대해 사용되지 않는 변수에 대한 빌드 오류를 억제 할 수 있습니다. 나중에 이에 대한 예를 살펴 보겠습니다.

이전 단계에서 GPIO에 사용할 수있는 examples/platforms/openthread-system.h 별 함수 선언을 examples/platforms/openthread-system.h . nRF52840 개발 보드의 버튼 및 LED에 액세스하려면 nRF52840 플랫폼에 해당 기능을 구현해야합니다. 이 코드에서 다음과 같은 기능을 추가합니다.

  • GPIO 핀 및 모드 초기화
  • 핀의 전압 제어
  • GPIO 인터럽트 활성화 및 콜백 등록

examples/platforms/nrf528xx/src 디렉토리에서 gpio.c 라는 파일을 만듭니다. 이 새 파일에 다음 내용을 추가하십시오.

examples / platforms / nrf528xx / src / gpio.c (새 파일)

조치 : 정의 추가

이러한 정의는 OpenThread 애플리케이션 수준에서 사용되는 nRF52840 관련 값과 변수 간의 추상화 역할을합니다.

/**
 * @file
 *   This file implements the system abstraction for GPIO and GPIOTE.
 *
 */

#define BUTTON_GPIO_PORT 0x50000300UL
#define BUTTON_PIN 11 // button #1

#define GPIO_LOGIC_HI 0
#define GPIO_LOGIC_LOW 1

#define LED_GPIO_PORT 0x50000300UL
#define LED_1_PIN 13 // turn on to indicate leader role
#define LED_2_PIN 14 // turn on to indicate router role
#define LED_3_PIN 15 // turn on to indicate child role
#define LED_4_PIN 16 // turn on to indicate UDP receive

nRF52840 버튼 및 LED에 대한 자세한 내용은 Nordic Semiconductor Infocenter를 참조하십시오.

조치 : 헤더 포함 추가

다음으로 GPIO 기능에 필요한 헤더를 추가합니다.

/* Header for the functions defined here */
#include "openthread-system.h"

#include <string.h>

/* Header to access an OpenThread instance */
#include <openthread/instance.h>

/* Headers for lower-level nRF52840 functions */
#include "platform-nrf5.h"
#include "hal/nrf_gpio.h"
#include "hal/nrf_gpiote.h"
#include "nrfx/drivers/include/nrfx_gpiote.h"

조치 : 버튼 1에 대한 콜백 및 인터럽트 기능 추가

다음에이 코드를 추가하십시오. in_pin1_handler 함수는 버튼 누름 기능이 초기화 될 때 등록되는 콜백입니다 (이 파일의 뒷부분에서).

이 콜백을 사용하는 방법을 참고 OT_UNUSED_VARIABLE 에 전달 된 변수로, 매크로를 in_pin1_handler 실제로 함수에서 사용되지 않습니다.

/* Declaring callback function for button 1. */
static otSysButtonCallback sButtonHandler;
static bool                sButtonPressed;

/**
 * @brief Function to receive interrupt and call back function
 * set by the application for button 1.
 *
 */
static void in_pin1_handler(uint32_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
{
    OT_UNUSED_VARIABLE(pin);
    OT_UNUSED_VARIABLE(action);
    sButtonPressed = true;
}

조치 : LED를 구성하는 기능 추가

초기화 중에 모든 LED의 모드 및 상태를 구성하려면이 코드를 추가하십시오.

/**
 * @brief Function for configuring: PIN_IN pin for input, PIN_OUT pin for output,
 * and configures GPIOTE to give an interrupt on pin change.
 */

void otSysLedInit(void)
{
    /* Configure GPIO mode: output */
    nrf_gpio_cfg_output(LED_1_PIN);
    nrf_gpio_cfg_output(LED_2_PIN);
    nrf_gpio_cfg_output(LED_3_PIN);
    nrf_gpio_cfg_output(LED_4_PIN);

    /* Clear all output first */
    nrf_gpio_pin_write(LED_1_PIN, GPIO_LOGIC_LOW);
    nrf_gpio_pin_write(LED_2_PIN, GPIO_LOGIC_LOW);
    nrf_gpio_pin_write(LED_3_PIN, GPIO_LOGIC_LOW);
    nrf_gpio_pin_write(LED_4_PIN, GPIO_LOGIC_LOW);

    /* Initialize gpiote for button(s) input.
     Button event handlers are set in the application (main.c) */
    ret_code_t err_code;
    err_code = nrfx_gpiote_init();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

조치 : LED의 모드를 설정하는 기능을 추가하십시오.

이 기능은 장치의 역할이 변경 될 때 사용됩니다.

/**
 * @brief Function to set the mode of an LED.
 */

void otSysLedSet(uint8_t aLed, bool aOn)
{
    switch (aLed)
    {
    case 1:
        nrf_gpio_pin_write(LED_1_PIN, (aOn == GPIO_LOGIC_HI));
        break;
    case 2:
        nrf_gpio_pin_write(LED_2_PIN, (aOn == GPIO_LOGIC_HI));
        break;
    case 3:
        nrf_gpio_pin_write(LED_3_PIN, (aOn == GPIO_LOGIC_HI));
        break;
    case 4:
        nrf_gpio_pin_write(LED_4_PIN, (aOn == GPIO_LOGIC_HI));
        break;
    }
}

조치 : LED 모드를 전환하는 기능을 추가하십시오.

이 기능은 장치가 멀티 캐스트 UDP 메시지를 수신 할 때 LED4를 전환하는 데 사용됩니다.

/**
 * @brief Function to toggle the mode of an LED.
 */
void otSysLedToggle(uint8_t aLed)
{
    switch (aLed)
    {
    case 1:
        nrf_gpio_pin_toggle(LED_1_PIN);
        break;
    case 2:
        nrf_gpio_pin_toggle(LED_2_PIN);
        break;
    case 3:
        nrf_gpio_pin_toggle(LED_3_PIN);
        break;
    case 4:
        nrf_gpio_pin_toggle(LED_4_PIN);
        break;
    }
}

조치 : 버튼 누름을 초기화하고 처리하는 기능을 추가하십시오.

첫 번째 기능은 버튼 누름을 위해 보드를 초기화하고 두 번째 기능은 버튼 1을 눌렀을 때 멀티 캐스트 UDP 메시지를 보냅니다.

/**
 * @brief Function to initialize the button.
 */
void otSysButtonInit(otSysButtonCallback aCallback)
{
    nrfx_gpiote_in_config_t in_config = NRFX_GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_LOTOHI(true);
    in_config.pull                    = NRF_GPIO_PIN_PULLUP;

    ret_code_t err_code;
    err_code = nrfx_gpiote_in_init(BUTTON_PIN, &in_config, in_pin1_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    sButtonHandler = aCallback;
    sButtonPressed = false;

    nrfx_gpiote_in_event_enable(BUTTON_PIN, true);
}

void otSysButtonProcess(otInstance *aInstance)
{
    if (sButtonPressed)
    {
        sButtonPressed = false;
        sButtonHandler(aInstance);
    }
}

조치 : 저장하고 닫습니다.

gpio.c 파일.

우리 애플리케이션에서는 장치 역할에 따라 다른 LED가 켜지기를 원합니다. 리더, 라우터, 엔드 디바이스 역할을 추적 해 보겠습니다. 다음과 같이 LED에 할당 할 수 있습니다.

  • LED1 = 리더
  • LED2 = 라우터
  • LED3 = 최종 장치

이 기능을 사용하려면 애플리케이션이 장치 역할이 변경된시기와 이에 대한 응답으로 올바른 LED를 켜는 방법을 알아야합니다. 첫 번째 부분에는 OpenThread 인스턴스를 사용하고 두 번째 부분에는 GPIO 플랫폼 추상화를 사용합니다.

원하는 텍스트 편집기에서 examples/apps/cli/main.c 파일을 엽니 다.

examples / apps / cli / main.c

조치 : 헤더 포함 추가

main.c 파일의 포함 섹션에서 역할 변경 기능에 필요한 API 헤더 파일을 추가하십시오.

#include <openthread/instance.h>
#include <openthread/thread.h>
#include <openthread/thread_ftd.h>

조치 : OpenThread 인스턴스 상태 변경에 대한 핸들러 함수 선언 추가

이 선언을 main.c 추가하고 헤더가 포함 된 후 #if 문 앞에 추가합니다. 이 기능은 메인 애플리케이션 이후에 정의됩니다.

void handleNetifStateChanged(uint32_t aFlags, void *aContext);

조치 : 상태 변경 핸들러 함수에 대한 콜백 등록을 추가하십시오.

main.c 에서 otCliUartInit 호출 otCliUartInit 함수를 main() 함수에 추가합니다. 이 콜백 등록은 OpenThread 인스턴스 상태가 변경 될 때마다 handleNetifStateChange 함수를 호출하도록 OpenThread에 지시합니다.

/* Register Thread state change handler */
otSetStateChangedCallback(instance, handleNetifStateChanged, instance);

조치 : 상태 변경 구현 추가

main.c 에서 main() 함수 뒤에 handleNetifStateChanged 함수를 구현하십시오. 이 함수는 OpenThread 인스턴스의 OT_CHANGED_THREAD_ROLE 플래그를 확인하고 변경된 경우 필요에 따라 LED를 켜거나 끕니다.

void handleNetifStateChanged(uint32_t aFlags, void *aContext)
{
   if ((aFlags & OT_CHANGED_THREAD_ROLE) != 0)
   {
       otDeviceRole changedRole = otThreadGetDeviceRole(aContext);

       switch (changedRole)
       {
       case OT_DEVICE_ROLE_LEADER:
           otSysLedSet(1, true);
           otSysLedSet(2, false);
           otSysLedSet(3, false);
           break;

       case OT_DEVICE_ROLE_ROUTER:
           otSysLedSet(1, false);
           otSysLedSet(2, true);
           otSysLedSet(3, false);
           break;

       case OT_DEVICE_ROLE_CHILD:
           otSysLedSet(1, false);
           otSysLedSet(2, false);
           otSysLedSet(3, true);
           break;

       case OT_DEVICE_ROLE_DETACHED:
       case OT_DEVICE_ROLE_DISABLED:
           /* Clear LED4 if Thread is not enabled. */
           otSysLedSet(4, false);
           break;
        }
    }
}

우리의 응용 프로그램에서는 하나의 보드에서 Button1을 눌렀을 때 네트워크의 다른 모든 장치에 UDP 메시지를 보내려고합니다. 메시지 수신을 확인하기 위해 응답으로 다른 보드의 LED4를 전환합니다.

이 기능을 사용하려면 애플리케이션이 다음을 수행해야합니다.

  • 시작시 UDP 연결 초기화
  • 메시 로컬 멀티 캐스트 주소로 UDP 메시지를 보낼 수 있습니다.
  • 수신 UDP 메시지 처리
  • 들어오는 UDP 메시지에 대한 응답으로 LED4 전환

원하는 텍스트 편집기에서 examples/apps/cli/main.c 파일을 엽니 다.

examples / apps / cli / main.c

조치 : 헤더 포함 추가

main.c 파일 상단의 포함 섹션에서 멀티 캐스트 UDP 기능에 필요한 API 헤더 파일을 추가합니다.

#include <string.h>

#include <openthread/message.h>
#include <openthread/udp.h>

#include "utils/code_utils.h"

code_utils.h 헤더는 런타임 조건을 확인하고 오류를 정상적으로 처리하는 otEXPECTotEXPECT_ACTION 매크로에 사용됩니다.

조치 : 정의 및 상수 추가 :

main.c 파일에서 includes 섹션 뒤와 #if 문 앞에 UDP 관련 상수를 추가하고 다음을 정의합니다.

#define UDP_PORT 1212

static const char UDP_DEST_ADDR[] = "ff03::1";
static const char UDP_PAYLOAD[]   = "Hello OpenThread World!";

ff03::1 은 메시 로컬 멀티 캐스트 주소입니다. 이 주소로 전송 된 모든 메시지는 네트워크의 모든 전체 스레드 장치로 전송됩니다. OpenThread의 멀티 캐스트 지원에 대한 자세한 내용 은 openthread.io의 멀티 캐스트를 참조하세요.

조치 : 함수 선언 추가

main.c 파일에서 otTaskletsSignalPending 정의 후 main() 함수 앞에 UDP 소켓을 나타내는 정적 변수와 UDP 관련 함수를 추가합니다.

static void initUdp(otInstance *aInstance);
static void sendUdp(otInstance *aInstance);

static void handleButtonInterrupt(otInstance *aInstance);

void handleUdpReceive(void *aContext, otMessage *aMessage, 
                      const otMessageInfo *aMessageInfo);

static otUdpSocket sUdpSocket;

조치 : GPIO LED 및 버튼 초기화를위한 호출 추가

main.c 에서 otSetStateChangedCallback 호출 후에 이러한 함수 호출을 main() 함수에 otSetStateChangedCallback 합니다. 이러한 함수는 GPIO 및 GPIOTE 핀을 초기화하고 버튼 누름 이벤트를 처리하도록 버튼 핸들러를 설정합니다.

/* init GPIO LEDs and button */
otSysLedInit();
otSysButtonInit(handleButtonInterrupt);

조치 : UDP 초기화 호출 추가

main.c 에서 방금 추가 한 otSysButtonInit 호출 후 main() 함수에이 함수를 추가합니다.

initUdp(instance);

이 호출은 애플리케이션 시작시 UDP 소켓이 초기화되도록합니다. 이것이 없으면 장치는 UDP 메시지를 보내거나받을 수 없습니다.

조치 : GPIO 버튼 이벤트 처리를위한 호출 추가

main.c 에서 otSysProcessDrivers 호출 후 while 루프에서 main() 함수에이 함수 호출을 추가합니다. gpio.c 선언 된이 함수는 버튼이 눌 렸는지 확인하고, 그렇다면 위 단계에서 설정 한 핸들러 ( handleButtonInterrupt )를 호출합니다.

otSysButtonProcess(instance);

조치 : 단추 인터럽트 처리기 구현

에서 main.c ,의 구현 추가 handleButtonInterrupt 애프터 기능 handleNetifStateChanged 이전 단계에서 추가 기능을 :

/**
 * Function to handle button push event
 */
void handleButtonInterrupt(otInstance *aInstance)
{
    sendUdp(aInstance);
}

조치 : UDP 초기화 구현

에서 main.c ,의 구현 추가 initUdp 애프터 기능 handleButtonInterrupt 방금 추가 기능 :

/**
 * Initialize UDP socket
 */
void initUdp(otInstance *aInstance)
{
    otSockAddr  listenSockAddr;

    memset(&sUdpSocket, 0, sizeof(sUdpSocket));
    memset(&listenSockAddr, 0, sizeof(listenSockAddr));

    listenSockAddr.mPort    = UDP_PORT;

    otUdpOpen(aInstance, &sUdpSocket, handleUdpReceive, aInstance);
    otUdpBind(aInstance, &sUdpSocket, &listenSockAddr);
}

UDP_PORT 는 이전에 정의한 포트입니다 (1212). otUdpOpen 함수는 소켓을 열고 UDP 메시지가 수신 될 때 콜백 함수 ( handleUdpReceive )를 등록합니다.

조치 : UDP 메시징 구현

에서 main.c ,의 구현 추가 sendUdp 애프터 기능 initUdp 방금 추가 기능 :

/**
 * Send a UDP datagram
 */
void sendUdp(otInstance *aInstance)
{
    otError       error = OT_ERROR_NONE;
    otMessage *   message;
    otMessageInfo messageInfo;
    otIp6Address  destinationAddr;

    memset(&messageInfo, 0, sizeof(messageInfo));

    otIp6AddressFromString(UDP_DEST_ADDR, &destinationAddr);
    messageInfo.mPeerAddr    = destinationAddr;
    messageInfo.mPeerPort    = UDP_PORT;

    message = otUdpNewMessage(aInstance, NULL);
    otEXPECT_ACTION(message != NULL, error = OT_ERROR_NO_BUFS);

    error = otMessageAppend(message, UDP_PAYLOAD, sizeof(UDP_PAYLOAD));
    otEXPECT(error == OT_ERROR_NONE);

    error = otUdpSend(aInstance, &sUdpSocket, message, &messageInfo);

 exit:
    if (error != OT_ERROR_NONE && message != NULL)
    {
        otMessageFree(message);
    }
}

otEXPECTotEXPECT_ACTION 매크로에 유의하십시오. 이를 통해 UDP 메시지가 유효하고 버퍼에 올바르게 할당되었는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 함수는 버퍼를 해제하는 exit 블록으로 점프하여 오류를 정상적으로 처리합니다.

UDP 를 초기화하는 데 사용되는 함수에 대한 자세한 내용은 openthread.io의 IPv6UDP 참조를 참조하세요.

조치 : UDP 메시지 처리 구현

에서 main.c ,의 구현 추가 handleUdpReceive 애프터 기능을 sendUdp 방금 추가 기능. 이 기능은 단순히 LED4를 토글합니다.

/**
 * Function to handle UDP datagrams received on the listening socket
 */
void handleUdpReceive(void *aContext, otMessage *aMessage,
                      const otMessageInfo *aMessageInfo)
{
    OT_UNUSED_VARIABLE(aContext);
    OT_UNUSED_VARIABLE(aMessage);
    OT_UNUSED_VARIABLE(aMessageInfo);

    otSysLedToggle(4);
}

쉽게 시연하기 위해 장치가 전원을 켰을 때 즉시 Thread를 시작하고 네트워크에 함께 연결하기를 원합니다. 이를 위해 otOperationalDataset 구조를 사용합니다. 이 구조는 스레드 네트워크 자격 증명을 장치로 전송하는 데 필요한 모든 매개 변수를 보유합니다.

이 구조를 사용하면 OpenThread에 내장 된 네트워크 기본값을 재정 의하여 애플리케이션을보다 안전하게 만들고 네트워크의 스레드 노드를 애플리케이션을 실행하는 노드로만 제한합니다.

다시, 선호하는 텍스트 편집기에서 examples/apps/cli/main.c 파일을여십시오.

examples / apps / cli / main.c

조치 : 헤더 포함 추가

main.c 파일 상단에있는 includes 섹션에서 Thread 네트워크를 구성하는 데 필요한 API 헤더 파일을 추가합니다.

#include <openthread/dataset_ftd.h>

조치 : 네트워크 구성 설정을위한 기능 선언 추가

이 선언을 main.c 추가하고 헤더가 포함 된 후 #if 문 앞에 추가합니다. 이 기능은 주요 응용 기능 뒤에 정의됩니다.

static void setNetworkConfiguration(otInstance *aInstance);

조치 : 네트워크 구성 호출 추가

main.c 에서 otSetStateChangedCallback 호출 otSetStateChangedCallback 함수 호출을 main() 함수에 otSetStateChangedCallback 합니다. 이 함수는 스레드 네트워크 데이터 세트를 구성합니다.

/* Override default network credentials */
setNetworkConfiguration(instance);

조치 : 스레드 네트워크 인터페이스 및 스택 활성화를위한 호출 추가

main.c 에서 otSysButtonInit 호출 후에 이러한 함수 호출을 main() 함수에 otSysButtonInit 합니다.

/* Start the Thread network interface (CLI cmd > ifconfig up) */
otIp6SetEnabled(instance, true);

/* Start the Thread stack (CLI cmd > thread start) */
otThreadSetEnabled(instance, true);

조치 : 스레드 네트워크 구성 구현

main.c 에서 main() 함수 뒤에 setNetworkConfiguration 함수 구현을 추가합니다.

/**
 * Override default network settings, such as panid, so the devices can join a
 network
 */
void setNetworkConfiguration(otInstance *aInstance)
{
    static char          aNetworkName[] = "OTCodelab";
    otOperationalDataset aDataset;

    memset(&aDataset, 0, sizeof(otOperationalDataset));

    /*
     * Fields that can be configured in otOperationDataset to override defaults:
     *     Network Name, Mesh Local Prefix, Extended PAN ID, PAN ID, Delay Timer,
     *     Channel, Channel Mask Page 0, Network Master Key, PSKc, Security Policy
     */
    aDataset.mActiveTimestamp                      = 1;
    aDataset.mComponents.mIsActiveTimestampPresent = true;

    /* Set Channel to 15 */
    aDataset.mChannel                      = 15;
    aDataset.mComponents.mIsChannelPresent = true;

    /* Set Pan ID to 2222 */
    aDataset.mPanId                      = (otPanId)0x2222;
    aDataset.mComponents.mIsPanIdPresent = true;

    /* Set Extended Pan ID to C0DE1AB5C0DE1AB5 */
    uint8_t extPanId[OT_EXT_PAN_ID_SIZE] = {0xC0, 0xDE, 0x1A, 0xB5, 0xC0, 0xDE, 0x1A, 0xB5};
    memcpy(aDataset.mExtendedPanId.m8, extPanId, sizeof(aDataset.mExtendedPanId));
    aDataset.mComponents.mIsExtendedPanIdPresent = true;

    /* Set master key to 1234C0DE1AB51234C0DE1AB51234C0DE */
    uint8_t key[OT_MASTER_KEY_SIZE] = {0x12, 0x34, 0xC0, 0xDE, 0x1A, 0xB5, 0x12, 0x34, 0xC0, 0xDE, 0x1A, 0xB5, 0x12, 0x34, 0xC0, 0xDE};
    memcpy(aDataset.mMasterKey.m8, key, sizeof(aDataset.mMasterKey));
    aDataset.mComponents.mIsMasterKeyPresent = true;

    /* Set Network Name to OTCodelab */
    size_t length = strlen(aNetworkName);
    assert(length <= OT_NETWORK_NAME_MAX_SIZE);
    memcpy(aDataset.mNetworkName.m8, aNetworkName, length);
    aDataset.mComponents.mIsNetworkNamePresent = true;

#if OPENTHREAD_FTD
    otDatasetSetActive(aInstance, &aDataset);

    /* Set the router selection jitter to override the 2 minute default.
       CLI cmd > routerselectionjitter 20
       Warning: For demo purposes only - not to be used in a real product */
    uint8_t jitterValue = 20;
    otThreadSetRouterSelectionJitter(aInstance, jitterValue);
#else
    OT_UNUSED_VARIABLE(aInstance);
#endif
}

함수에서 자세히 설명했듯이이 애플리케이션에 사용하는 스레드 네트워크 매개 변수는 다음과 같습니다.

  • 채널 = 15
  • PAN ID = 0x2222
  • 확장 PAN ID = C0DE1AB5C0DE1AB5
  • 네트워크 마스터 키 = 1234C0DE1AB51234C0DE1AB51234C0DE
  • 네트워크 이름 = OTCodelab

또한 여기에서 라우터 선택 지터를 줄이므로 장치가 데모 목적으로 역할을 더 빨리 변경합니다. 이것은 노드가 FTD (Full Thread Device) 인 경우에만 수행됩니다. 다음 단계에서 이에 대해 자세히 설명합니다.

OpenThread의 API 중 일부는 데모 또는 테스트 목적으로 만 수정해야하는 설정을 수정합니다. 이러한 API는 OpenThread를 사용하는 애플리케이션의 프로덕션 배포에 사용해서는 안됩니다.

예를 들어 otThreadSetRouterSelectionJitter 함수는 최종 장치가 라우터로 자신을 승격하는 데 걸리는 시간 (초)을 조정합니다. 이 값의 기본값은 스레드 사양에 따라 120입니다. 이 Codelab에서 사용하기 쉽도록 20으로 변경할 것이므로 스레드 노드가 역할을 변경할 때까지 오래 기다릴 필요가 없습니다.

그러나이 함수가 전 처리기 지시문 내에서 호출되는 것을 눈치 채 셨을 것입니다.

#if OPENTHREAD_FTD
    otDatasetSetActive(aInstance, &aDataset);

    /* Set the router selection jitter to override the 2 minute default.
       CLI cmd >routerselectionjitter 20
       Warning: For demo purposes only - not to be used in a real product */
    uint8_t jitterValue = 20;
    otThreadSetRouterSelectionJitter(aInstance, jitterValue);
#else
    OT_UNUSED_VARIABLE(aInstance);
#endif

이는 MTD (Minimal Thread Device) 빌드에 추가되는 것을 방지하기위한 것입니다. MTD 디바이스는 라우터가되지 않으며 otThreadSetRouterSelectionJitter 와 같은 기능에 대한 지원은 MTD 빌드에 포함되지 않습니다.

당신은보고하여 확인할 수 있습니다 otThreadSetRouterSelectionJitter 도의 처리기 지시문에 포함되는 기능 정의, OPENTHREAD_FTD :

src / core / api / thread_ftd_api.cpp

#if OPENTHREAD_FTD

#include <openthread/thread_ftd.h>

...

void otThreadSetRouterSelectionJitter(otInstance *aInstance, uint8_t aRouterJitter)
{
    Instance &instance = *static_cast<Instance *>(aInstance);

    instance.GetThreadNetif().GetMle().SetRouterSelectionJitter(aRouterJitter);
}

...

#endif // OPENTHREAD_FTD

애플리케이션을 빌드하기 전에 세 개의 Makefile에 필요한 몇 가지 사소한 업데이트가 있습니다. 이는 빌드 시스템에서 애플리케이션을 컴파일하고 링크하는 데 사용됩니다.

예제 / Makefile-nrf52840

이제 nrf52840 Makefile에 몇 가지 플래그를 추가하여 GPIO 기능이 애플리케이션에 정의되도록합니다.

조치 : nrf52840 Makefile에 플래그 추가

원하는 텍스트 편집기에서 examples/Makefile-nrf52840 을 열고 include ... common-switches.mk 행 뒤에 다음 COMMONCFLAGS 추가하십시오.

...

include $(dir $(abspath $(lastword $(MAKEFILE_LIST))))/common-switches.mk

# Defined in third_party/NordicSemiconductor/nrfx/templates/nRF52840/nrfx_config.h
COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_ENABLED=1
COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_CONFIG_IRQ_PRIORITY=7
COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_CONFIG_NUM_OF_LOW_POWER_EVENTS=1

...

예 / 플랫폼 /nrf528xx/nrf52840/Makefile.am

이제 새 gpio.c 파일을 플랫폼 nrf52840 Makefile.am 파일에 추가합니다.

조치 : nrf52840 플랫폼 Makefile에 gpio 소스를 추가하십시오.

원하는 텍스트 편집기에서 examples/platforms/nrf528xx/nrf52840/Makefile.am 을 열고 PLATFORM_COMMON_SOURCES 섹션 끝에 $(NULL) 문 바로 앞에 파일을 추가합니다. 줄 끝에 백 슬래시를 넣는 것을 잊지 마십시오!

...

PLATFORM_COMMON_SOURCES
...
src/gpio.c             \
$(NULL)

...

third_party / NordicSemiconductor / Makefile.am

마지막으로 NordicSemiconductor 타사 Makefile에 nrfx_gpiote.c 드라이버 파일을 추가하면 nrfx_gpiote.c 드라이버의 라이브러리 빌드에 포함됩니다.

조치 : nrf52840 플랫폼 Makefile에 gpio 드라이버 추가

열기 third_party/NordicSemiconductor/Makefile.am 원하는 텍스트 편집기에서, 그리고의 끝에 파일을 추가 NORDICSEMI_COMMON_SOURCES 바로 전에, 섹션 $(NULL) 문. 줄 끝에 백 슬래시를 넣는 것을 잊지 마십시오!

...

NORDICSEMI_COMMON_SOURCES
...
nrfx/drivers/src/nrfx_gpiote.c             \

$(NULL)

...

모든 코드 업데이트가 완료되면 애플리케이션을 구축하고 3 개의 Nordic nRF52840 개발 보드 모두에 플래시 할 준비가 된 것입니다. 각 장치는 FTD (Full Thread Device)로 작동합니다.

OpenThread 빌드

nRF52840 예제 플랫폼을 빌드하십시오. Makefile은 이전 단계에서 변경되었으므로 빌드하기 전에 bootstrap 스크립트를 실행해야합니다.

$ cd ~/openthread
$ ./bootstrap
$ make -f examples/Makefile-nrf52840

OpenThread FTD CLI 바이너리가있는 디렉토리로 이동하고 ARM Embedded Toolchain을 사용하여 16 진수 형식으로 변환합니다.

$ cd ~/openthread/output/nrf52840/bin
$ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-cli-ftd ot-cli-ftd.hex

보드 플래시

ot-cli-ftd.hex 파일을 각 nRF52840 보드에 플래시합니다.

nRF52840 보드의 외부 전원 핀 옆에있는 Micro-USB 디버그 포트에 USB 케이블을 연결 한 다음 Linux 컴퓨터에 연결합니다. 올바르게 설정하면 LED5 가 켜집니다.

20a3b4b480356447.png

이전과 마찬가지로 nRF52840 보드의 일련 번호를 기록해 둡니다.

c00d519ebec7e5f0.jpeg

nRFx 명령 줄 도구의 위치로 이동하고 보드의 일련 번호를 사용하여 OpenThread CLI FTD hex 파일을 nRF52840 보드에 플래시합니다.

$ cd ~/nrfjprog
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924 --chiperase --program \
       ~/openthread/output/nrf52840/bin/ot-cli-ftd.hex --reset

깜박이는 동안 LED5가 잠시 꺼집니다. 성공하면 다음 출력이 생성됩니다.

Parsing hex file.
Erasing user available code and UICR flash areas.
Applying system reset.
Checking that the area to write is not protected.
Programing device.
Applying system reset.
Run.

다른 두 보드에 대해이 "보드 플래시"단계를 반복합니다. 각 보드는 동일한 방식으로 Linux 시스템에 연결되어야하며 플래시 명령은 보드의 일련 번호를 제외하고 동일합니다. 각 보드의 고유 한 일련 번호를

nrfjprog 깜박임 명령.

성공하면 각 보드에서 LED1, LED2 또는 LED3이 켜집니다. 깜박 인 후 곧 LED가 3에서 2 (또는 2에서 1)로 전환되는 것을 볼 수도 있습니다 (장치 역할 변경 기능).

이제 3 개의 nRF52840 보드 모두 전원이 공급되고 OpenThread 애플리케이션을 실행해야합니다. 앞서 설명했듯이이 응용 프로그램에는 두 가지 주요 기능이 있습니다.

장치 역할 표시기

각 보드의 점등 된 LED는 스레드 노드의 현재 역할을 나타냅니다.

  • LED1 = 리더
  • LED2 = 라우터
  • LED3 = 최종 장치

역할이 변경되면 LED도 켜집니다. 각 장치의 전원을 켠 후 20 초 이내에 보드에서 이러한 변경 사항을 이미 확인 했어야합니다.

UDP 멀티 캐스트

보드에서 Button1을 누르면 스레드 네트워크의 다른 모든 노드를 포함하는 메시 로컬 멀티 캐스트 주소로 UDP 메시지가 전송됩니다. 이 메시지를 수신 하면 다른 모든 보드의 LED4가 켜짐 또는 꺼짐으로 전환됩니다 . LED4는 다른 UDP 메시지를 수신 할 때까지 각 보드에 대해 켜져 있거나 꺼져 있습니다.

203dd094acca1f97.png

9bbd96d9b1c63504.png

플래시 한 장치는 RUD (Router Eligible End Device)라고하는 특정 종류의 FTD (Full Thread Device)입니다. 즉, 라우터 또는 최종 장치로 작동 할 수 있으며 최종 장치에서 라우터로 자신을 승격시킬 수 있습니다.

스레드는 최대 32 개의 라우터를 지원할 수 있지만 라우터 수를 16 ~ 23 개 사이로 유지하려고합니다. REED가 엔드 디바이스로 연결되고 라우터 수가 16 개 미만이면 자동으로 라우터로 승격됩니다. 이 변경은 애플리케이션에서 otThreadSetRouterSelectionJitter 값을 설정 한 시간 (20 초) 내에서 임의의 시간에 발생해야합니다.

모든 스레드 네트워크에는 스레드 네트워크의 라우터 집합을 관리하는 라우터 인 리더도 있습니다. 모든 장치가 켜진 상태에서 20 초 후에 그중 하나는 리더 (LED1 켜짐)가되고 다른 두 장치는 라우터 (LED2 켜짐)가되어야합니다.

4e1e885861a66570.png

지도자 제거

리더가 스레드 네트워크에서 제거되면 다른 라우터가 리더로 승격하여 네트워크에 여전히 리더가 있는지 확인합니다.

전원 스위치를 사용하여 리더 보드 (LED1이 켜진 것)를 끕니다. 20 초 정도 기다립니다. 나머지 두 보드 중 하나에서 LED2 (라우터)가 꺼지고 LED1 (리더)이 켜집니다. 이 장치는 이제 스레드 네트워크의 리더입니다.

4c57c87adb40e0e3.png

원래 리더 보드를 다시 켭니다. 자동으로 스레드 네트워크에 최종 장치로 다시 참여해야합니다 (LED3가 켜짐). 20 초 이내에 (라우터 선택 지터) 라우터로 승격됩니다 (LED2가 켜짐).

5f40afca2dcc4b5b.png

보드 재설정

세 개의 보드를 모두 끈 다음 다시 켜고 LED를 관찰합니다. 전원이 켜진 첫 번째 보드는 리더 역할 (LED1 켜짐)에서 시작해야합니다. 스레드 네트워크의 첫 번째 라우터가 자동으로 리더가됩니다.

다른 두 보드는 처음에 엔드 장치 (LED3 켜짐)로 네트워크에 연결되지만 20 초 이내에 라우터로 승격되어야합니다 (LED2 켜짐).

네트워크 파티션

보드에 충분한 전력이 공급되지 않거나 보드 간의 무선 연결이 약한 경우 스레드 네트워크가 파티션으로 분할되어 둘 이상의 장치가 리더로 표시 될 수 있습니다.

스레드는 자동 복구되므로 파티션은 결국 리더가 하나 인 단일 파티션으로 다시 병합되어야합니다.

이전 연습을 계속하는 경우 어떤 장치에서도 LED4가 켜지지 않아야합니다.

보드를 선택하고 Button1을 누릅니다. 애플리케이션을 실행하는 스레드 네트워크의 다른 모든 보드에있는 LED4는 상태를 전환해야합니다. 이전 연습에서 계속하는 경우 이제 켜져 있어야합니다.

f186a2618fdbe3fd.png

같은 보드에 대해 Button1을 다시 누릅니다. 다른 모든 보드의 LED4는 다시 전환되어야합니다.

다른 보드에서 Button1을 누르고 LED4가 다른 보드에서 어떻게 전환되는지 관찰합니다. LED4가 현재 켜져있는 보드 중 하나에서 Button1을 누릅니다. LED4는 해당 보드에 대해 계속 켜져 있지만 다른 보드에서는 토글됩니다.

f5865ccb8ab7aa34.png

네트워크 파티션

보드가 분할되어 있고 둘 이상의 리더가있는 경우 멀티 캐스트 메시지의 결과는 보드마다 다릅니다. 분할 된 (따라서 분할 된 스레드 네트워크의 유일한 구성원 인) 보드에서 Button1을 누르면 다른 보드의 LED4가 응답으로 켜지지 않습니다. 이 경우 보드를 재설정합니다. 이상적으로는 단일 스레드 네트워크를 재구성하고 UDP 메시징이 올바르게 작동해야합니다.

OpenThread API를 사용하는 애플리케이션을 만들었습니다!

이제 알 수 있습니다.

  • Nordic nRF52840 개발 보드에서 버튼 및 LED를 프로그래밍하는 방법
  • 일반적인 OpenThread API 및 otInstance 클래스를 사용하는 방법
  • OpenThread 상태 변경을 모니터링하고 이에 대응하는 방법
  • 스레드 네트워크의 모든 장치에 UDP 메시지를 보내는 방법
  • Makefile을 수정하는 방법

다음 단계

이 Codelab을 기반으로 다음 연습을 시도해보세요.

  • 온보드 LED 대신 GPIO 핀을 사용하도록 GPIO 모듈을 수정하고 라우터 역할에 따라 색상이 변경되는 외부 RGB LED를 연결합니다.
  • 다른 예제 플랫폼에 대한 GPIO 지원 추가
  • 멀티 캐스트를 사용하여 버튼을 눌러 모든 장치를 핑하는 대신 라우터 / 리더 API 를 사용하여 개별 장치를 찾고 핑합니다.
  • OpenThread Border Router 를 사용하여 메시 네트워크를 인터넷에 연결하고 스레드 네트워크 외부에서 멀티 캐스트하여 LED를 켭니다.

추가 읽기

다음을 포함한 다양한 OpenThread 리소스는 openthread.ioGitHub 를 확인하세요.

참고: