Nest發布的OpenThread是Thread®網絡協議的開源實現。 Nest已發布OpenThread，以使開發人員可以廣泛使用Nest產品中使用的技術，以加快互聯家庭產品的開發速度。
線程規範定義了用於家庭應用的基於IPv6的可靠，安全和低功耗的無線設備到設備通信協議。 OpenThread實現了所有線程網絡層，包括IPv6、6LoWPAN，具有MAC安全性的IEEE 802.15.4，網狀鏈路建立和網狀路由。
在此Codelab中，您將使用OpenThread API啟動Thread網絡，監視設備角色並對其做出反應，發送UDP消息，以及將這些操作與真實硬件上的按鈕和LED綁定在一起。
您將學到什麼
- 如何對Nordic nRF52840開發板上的按鈕和LED進行編程
- 如何使用常見的OpenThread API和
otInstance類 - 如何監視和響應OpenThread狀態更改
- 如何將UDP消息發送到線程網絡中的所有設備
- 如何修改Makefile
你需要什麼
硬件：
- 3個Nordic Semiconductor nRF52840開發板
- 3條USB到Micro-USB電纜以連接板
- 具有至少3個USB端口的Linux機器
軟件：
- GNU工具鏈
- Nordic nRF5x命令行工具
- Segger J-Link軟件
- 開放線程
- 吉特
除非另有說明，否則本Codelab的內容均已根據知識共享署名3.0許可進行了許可，而代碼示例均已根據Apache 2.0許可進行了許可。
完成硬件代碼實驗室
在開始此Codelab之前，您應該使用nRF52840開發板和OpenThread Codelab完成構建線程網絡的步驟：
- 詳細介紹構建和刷新所需的所有軟件
- 教您如何構建OpenThread並將其刷新到Nordic nRF52840板上
- 展示線程網絡的基礎
本Codelab中沒有詳細介紹構建OpenThread和刷新板所需的環境-僅介紹了刷新板的基本說明。假定您已經完成了構建線程網絡代碼實驗室。
Linux機器
該Codelab旨在使用基於i386或x86的Linux計算機來刷新所有Thread開發板。所有步驟均在Ubuntu 14.04.5 LTS（Trusty Tahr）上進行了測試。
Nordic Semiconductor nRF52840板
該Codelab使用三個nRF52840 PDK板。
安裝軟件
要構建和刷新OpenThread，您需要安裝SEGGER J-Link，nRF5x命令行工具，ARM GNU工具鍊和各種Linux軟件包。如果您已按照要求完成了“構建線程網絡代碼實驗室”，則將已經安裝了所需的一切。如果沒有，請先完成該Codelab，然後再繼續以確保您可以構建OpenThread並將其刷新到nRF52840開發板。
OpenThread帶有示例應用程序代碼，您可以將其用作此Codelab的起點。
克隆並安裝OpenThread：
$ cd ~ $ git clone --recursive https://github.com/openthread/openthread.git $ cd openthread $ ./bootstrap
OpenThread的公共API位於OpenThread存儲庫中的include/openthread中。這些API在線程和平台級別提供對各種OpenThread功能的訪問，以供您在應用程序中使用：
- OpenThread實例信息和控件
- 應用程序服務，例如IPv6，UDP和CoAP
- 網絡憑證管理，以及專員和加入者角色
- 邊界路由器管理
- 增強功能，例如兒童監督和卡紙檢測
有關所有OpenThread API的參考信息，請訪問openthread.io/reference 。
使用API
要使用API，請將其頭文件包含在您的一個應用程序文件中。然後調用所需的功能。
例如，OpenThread附帶的CLI示例應用程序使用以下API標頭：
範例/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實例
otInstance結構是使用OpenThread API時經常使用的結構。初始化後，此結構表示OpenThread庫的靜態實例，並允許用戶進行OpenThread API調用。
例如，在CLI示例應用程序的main()函數中初始化OpenThread實例：
示例/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;
}
平台特定功能
如果要將平台特定的功能添加到OpenThread隨附的示例應用程序之一，請首先在examples/platforms/openthread-system.h標頭中使用所有功能的otSys命名空間聲明它們。然後在特定於平台的源文件中實現它們。通過這種抽象方式，可以將相同的函數標頭用於其他示例平台。
例如，我們將用於掛接到nRF52840按鈕的GPIO函數，並且必須在openthread-system.h聲明LED。
在您喜歡的文本編輯器中打開examples/platforms/openthread-system.h文件。
示例/平台/openthread-system.h
行動：添加特定於平台的GPIO函數聲明
將這些函數聲明添加到文件中的任何位置：
/** * 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);
我們將在下一步中實現它們。
請注意， otSysButtonProcess函數聲明使用otInstance 。這樣，如果需要，應用程序可以在按下按鈕時訪問有關OpenThread實例的信息。這完全取決於您的應用程序的需求。如果在函數的實現中不需要它，則可以使用OpenThread API中的OT_UNUSED_VARIABLE宏來抑制某些工具鏈未使用變量周圍的構建錯誤。稍後我們將提供示例。
在上一步中，我們遍歷了可用於GPIO的examples/platforms/openthread-system.h中特定於平台的函數聲明。為了訪問nRF52840開發板上的按鈕和LED，您需要為nRF52840平台實現這些功能。在此代碼中，您將添加以下功能：
- 初始化GPIO引腳和模式
- 控制引腳上的電壓
- 啟用GPIO中斷並註冊回調
在examples/platforms/nrf528xx/src目錄中，創建一個名為gpio.c的文件。在這個新文件中，添加以下內容。
示例/平台/nrf528xx/src/gpio.c（新文件）
動作：添加定義
這些定義用作nRF52840特定值和OpenThread應用程序級別使用的變量之間的抽象。
/** * @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
有關nRF52840按鈕和LED的更多信息，請參見Nordic Semiconductor信息中心。
動作：添加標題包括
接下來，添加包含GPIO功能所需的標頭。
/* 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"
行動：為按鈕1添加回調和中斷功能
接下來添加此代碼。 in_pin1_handler函數是在初始化按鈕按下功能時註冊的回調（此文件中的更新）。
請注意，此回調如何使用OT_UNUSED_VARIABLE宏，因為傳遞給in_pin1_handler的變量實際上並未在函數中使用。
/* 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;
}
操作：添加一個功能來配置LED
添加此代碼以配置初始化期間所有LED的模式和狀態。
/**
* @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);
}
行動：添加一個功能來設置LED的模式。
設備角色更改時將使用此功能。
/**
* @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;
}
}
行動：添加一個功能來切換LED的模式。
當設備收到組播UDP消息時，該功能將用於切換LED4。
/**
* @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;
}
}
行動：添加功能來初始化和處理按鈕按下。
第一個功能為按按鈕初始化板，第二個功能在按按鈕1時發送多播UDP消息。
/**
* @brief Function to toggle the mode of an LED.
*/
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);
}
}
操作：保存並關閉gpio.c文件。
在我們的應用程序中，我們希望根據設備角色來點亮不同的LED。讓我們跟踪以下角色：領導者，路由器，終端設備。我們可以將它們分配給LED，如下所示：
- LED1 =領導者
- LED2 =路由器
- LED3 =終端設備
要啟用此功能，應用程序需要知道何時更改了設備角色以及如何打開正確的LED作為響應。我們將在第一部分中使用OpenThread實例，在第二部分中使用GPIO平台抽象。
在首選的文本編輯器中打開examples/apps/cli/main.c文件。
示例/apps/cli/main.c
動作：添加標題包括
在main.c文件的includes部分中，添加角色更改功能所需的API頭文件。
#include <openthread/instance.h> #include <openthread/thread.h> #include <openthread/thread_ftd.h>
操作：為OpenThread實例狀態更改添加處理程序函數聲明
將此聲明添加到main.c ，在頭文件頭之後和任何#IF語句之前。此功能將在主應用程序之後定義。
void handleNetifStateChanged(uint32_t aFlags, void *aContext);
操作：為狀態更改處理函數添加回調註冊
在main.c ，將此函數添加到otCliUartInit調用之後的main()函數中。此回調註冊告訴OpenThread每當OpenThread實例狀態更改時就調用handleNetifStateChange函數。
/* Register Thread state change handler */ otSetStateChangedCallback(instance, handleNetifStateChanged, instance);
行動：添加狀態更改實施
在main.c ，在main()函數之後，實現handleNetifStateChanged函數。此函數檢查OpenThread實例的OT_CHANGED_THREAD_ROLE標誌，如果已更改，則根據需要打開/關閉LED。
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;
}
}
}
在我們的應用程序中，當在一塊板上按下Button1時，我們還希望將UDP消息發送到網絡中的所有其他設備。為了確認收到消息，我們將在其他板上切換LED4作為響應。
要啟用此功能，應用程序需要：
- 啟動時初始化UDP連接
- 能夠將UDP消息發送到網狀本地多播地址
- 處理傳入的UDP消息
- 切換LED4以響應傳入的UDP消息
在首選的文本編輯器中打開examples/apps/cli/main.c文件。
示例/apps/cli/main.c
動作：添加標題包括
在main.c文件頂部的包含部分中，添加多播UDP功能所需的API頭文件。
#include <string.h> #include <openthread/message.h> #include <openthread/udp.h> #include "utils/code_utils.h"
code_utils.h標頭用於otEXPECT和otEXPECT_ACTION宏， otEXPECT_ACTION宏可驗證運行時條件並otEXPECT_ACTION處理錯誤。
動作：添加定義和常量：
在main.c文件中的includes部分之後和任何#IF語句之前，添加特定於UDP的常量並定義：
#define UDP_PORT 1212 static const char UDP_DEST_ADDR[] = "ff03::1"; static const char UDP_PAYLOAD[] = "Hello OpenThread World!";
ff03::1是網狀本地多播地址。發送到該地址的所有消息都將發送到網絡中的所有全線程設備。有關OpenThread中多播支持的更多信息，請參見openthread.io上的多播。
行動：添加函數聲明
在main.c文件中，在otTaskletsSignalPending定義之後和main()函數之前，添加特定於UDP的函數以及一個表示UDP套接字的靜態變量：
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;
行動：添加調用以初始化GPIO LED和按鈕
在main.c ，將這些函數調用添加到otSetStateChangedCallback調用之後的main()函數中。這些函數初始化GPIO和GPIOTE引腳，並設置按鈕處理程序以處理按鈕按下事件。
/* init GPIO LEDs and button */ otSysLedInit(); otSysButtonInit(handleButtonInterrupt);
行動：添加UDP初始化調用
在main.c ，在剛添加的otSysButtonInit調用之後，將此函數添加到main()函數中：
initUdp(instance);
此調用可確保在應用程序啟動時初始化UDP套接字。否則，設備將無法發送或接收UDP消息。
動作：添加呼叫以處理GPIO按鈕事件
在main.c ，在while循環中，在otSysProcessDrivers調用之後，將此函數調用添加到main()函數中。此函數在gpio.c聲明， gpio.c檢查是否按下了按鈕，如果按下，則調用在上一步中設置的處理程序（ handleButtonInterrupt ）。
otSysButtonProcess(instance);
操作：實施按鈕中斷處理程序
在main.c ，添加實施handleButtonInterrupt後功能handleNetifStateChanged您在上一步中添加的功能：
/**
* Function to handle button push event
*/
void handleButtonInterrupt(otInstance *aInstance)
{
sendUdp(aInstance);
}
行動：實施UDP初始化
在main.c ，添加實施initUdp後功能handleButtonInterrupt剛剛添加的功能：
/**
* 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(&sUdpSocket, &listenSockAddr);
}
UDP_PORT是您先前定義的端口（1212），而OT_NETIF_INTERFACE_ID_THREAD是線程網絡接口ID。 otUdpOpen函數打開套接字，並為接收到UDP消息註冊一個回調函數（ handleUdpReceive ）。
行動：實施UDP消息傳遞
在main.c ，添加實施sendUdp後功能initUdp剛剛添加的功能：
/**
* 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(&sUdpSocket, message, &messageInfo);
exit:
if (error != OT_ERROR_NONE && message != NULL)
{
otMessageFree(message);
}
}
請注意otEXPECT和otEXPECT_ACTION宏。這些可確保UDP消息有效並且已在緩衝區中正確分配；如果無效，則該函數通過跳轉到exit塊以釋放緩衝區來正常處理錯誤。
有關用於初始化UDP的功能的更多信息，請參見openthread.io上的《 IPv6和UDP參考》。
行動：實施UDP消息處理
在main.c ，添加實施handleUdpReceive後功能sendUdp剛才添加的功能。該功能只需切換LED4。
/**
* 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);
}
為了便於演示，我們希望我們的設備在啟動時立即啟動Thread並加入網絡。為此，我們將使用otOperationalDataset結構。此結構包含將Thread網絡憑據傳輸到設備所需的所有參數。
使用此結構將覆蓋OpenThread內置的網絡默認設置，以使我們的應用程序更安全，並將網絡中的Thread節點限制為僅運行該應用程序的節點。
再次，在您首選的文本編輯器中打開examples/apps/cli/main.c文件。
範例/apps/cli/main.c
行動：添加標頭包括
在main.c文件頂部的include部分中，添加配置線程網絡所需的API頭文件：
#include <openthread/dataset_ftd.h>
操作：添加用於設置網絡配置的功能聲明
將此聲明添加到main.c ，在頭文件頭之後和任何#IF語句之前。該功能將在主應用程序功能之後定義。
static void setNetworkConfiguration(otInstance *aInstance);
操作：添加網絡配置調用
在main.c ，將此函數調用添加到otSetStateChangedCallback調用之後的main()函數中。此功能配置線程網絡數據集。
行動：添加調用以啟用線程網絡接口和堆棧
在main.c ，將這些函數調用添加到otSysButtonInit調用之後的main()函數中。此功能配置線程網絡數據集。
/* Start the Thread network interface (CLI cmd > ifconfig up) */ otIp6SetEnabled(instance, true); /* Start the Thread stack (CLI cmd > thread start) */ otThreadSetEnabled(instance, true);
行動：實施線程網絡配置
在main.c ，在main()函數之後添加setNetworkConfiguration函數的實現：
/**
* 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};
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
}
如功能中所詳述，我們為此應用程序使用的Thread網絡參數為：
- 頻道= 15
- PAN ID = 0x2222
- 擴展PAN ID = C0DE1AB5C0DE1AB5
- 網絡主密鑰= 1234C0DE1AB51234C0DE1AB51234C0DE
- 網絡名稱= OTCodelab
此外，這是我們減少路由器選擇抖動的地方，因此我們的設備可以更快地更改角色以進行演示。請注意，僅當節點是FTD（全線程設備）時才執行此操作。下一步將對此進行更多介紹。
一些OpenThread的API會修改只能用於演示或測試目的的設置。在使用OpenThread的應用程序的生產部署中，不應使用這些API。
例如， otThreadSetRouterSelectionJitter函數調整終端設備將其自身提升到路由器所花費的時間（以秒為單位）。根據線程規範，此值的默認值為120。為了在此Codelab中易於使用，我們將其更改為20，因此您不必等待很長時間即可等待Thread節點更改角色。
但是，您可能已經註意到在預處理指令中調用了此函數：
#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
這是為了防止將其添加到MTD（最小線程設備）版本中。 MTD設備不會成為路由器，並且MTD構建中不包括對諸如otThreadSetRouterSelectionJitter類的功能的支持。
您可以通過查看otThreadSetRouterSelectionJitter函數定義來確認這一點，該函數定義也包含在OPENTHREAD_FTD的預處理程序指令中：
src /核心/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
在構建應用程序之前，三個Makefile需要一些小的更新。這些由構建系統用來編譯和鏈接您的應用程序。
示例/apps/cli/Makefile.am
為確保所有OPENTHREAD_FTD塊都包含在FTD中，請將其添加到CLI Makefile中的CPPFLAGS中。
行動：添加FTD標誌
在首選的文本編輯器中打開examples/apps/cli/Makefile.am ，並將ot_cli_ftd_CPPFLAGS部分更新為以下內容：
ot_cli_ftd_CPPFLAGS = \
$(CPPFLAGS_COMMON) \
-DOPENTHREAD_FTD=1 \
$(NULL)
示例/ Makefile-nrf52840
現在，向nrf52840 Makefile中添加一些標誌，以確保在應用程序中定義了GPIO功能。
操作：將標誌添加到nrf52840 Makefile
在首選的文本編輯器中打開examples/Makefile-nrf52840 ，並在include ... common-switches.mk行之後添加以下COMMONCFLAGS ：
... include $(dir $(abspath $(lastword $(MAKEFILE_LIST))))/common-switches.mk # Defined in third_party/NordicSemiconductor/nrfx/templates/nRF52840/nrfx_config.h COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_ENABLED=1 COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_CONFIG_IRQ_PRIORITY=7 COMMONCFLAGS += -DGPIOTE_CONFIG_NUM_OF_LOW_POWER_EVENTS=1 ...
示例/平台/nrf528xx/nrf52840/Makefile.am
現在，將新的gpio.c文件添加到平台nrf52840 Makefile.am文件中。
操作：將gpio源添加到nrf52840平台Makefile
在首選的文本編輯器中打開examples/platforms/nrf528xx/nrf52840/Makefile.am ，然後在$(NULL)語句之前的PLATFORM_COMMON_SOURCES節的末尾添加文件。不要忘了在行尾加反斜杠！
... PLATFORM_COMMON_SOURCES ... src/gpio.c \ $(NULL) ...
third_party / NordicSemiconductor / Makefile.am
最後，將nrfx_gpiote.c驅動程序文件添加到nrfx_gpiote.c第三方Makefile中，以便它隨Nordic驅動程序的庫一起提供。
操作：將gpio驅動程序添加到nrf52840平台Makefile
在首選的文本編輯器中打開third_party/NordicSemiconductor/Makefile.am ，然後在$(NULL)語句之前的NORDICSEMI_COMMON_SOURCES部分的末尾添加文件。不要忘了在行尾加反斜杠！
... NORDICSEMI_COMMON_SOURCES ... nrfx/drivers/src/nrfx_gpiote.c \ $(NULL) ...
完成所有代碼更新後，您就可以構建應用程序並將其刷新到所有三個Nordic nRF52840開發板。每個設備都將充當全線程設備（FTD）。
構建OpenThread
構建nRF52840示例平台。由於在上一步中更改了Makefile，因此您需要在構建之前運行bootstrap腳本：
$ cd ~/openthread $ ./bootstrap $ make -f examples/Makefile-nrf52840
使用OpenThread FTD CLI二進製文件導航到該目錄，然後使用ARM Embedded Toolchain將其轉換為十六進制格式：
$ cd ~/openthread/output/nrf52840/bin $ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-cli-ftd ot-cli-ftd.hex
刷板
將ot-cli-ftd.hex文件ot-cli-ftd.hex到每個nRF52840板上。
將USB電纜連接到nRF52840板上外部電源引腳旁邊的Micro-USB調試端口，然後將其插入Linux機器。正確設置， LED5點亮。
和以前一樣，記下nRF52840板的序列號：
導航到nRFx命令行工具的位置，然後使用板的序列號將OpenThread CLI FTD十六進製文件刷新到nRF52840板上：
$ cd ~/nrfjprog
$ ./nrfjprog -f nrf52 -s 683704924 --chiperase --program \
~/openthread/output/nrf52840/bin/ot-cli-ftd.hex --reset
閃爍期間，LED5將短暫關閉。成功後將生成以下輸出：
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.
對其他兩個板重複此“刷新板”步驟。每個板應該以相同的方式連接到Linux機器，並且刷新的命令是相同的，除了板的序列號。確保在nrfjprog閃爍命令中使用每個板的唯一序列號。
如果成功，則每塊板上的LED1，LED2或LED3均將點亮。您甚至可能會在閃爍（設備角色更改功能）後不久看到點亮的LED從3切換到2（或2到1）。
現在，所有三個nRF52840板都應該通電並運行我們的OpenThread應用程序。如前所述，此應用程序具有兩個主要功能。
設備角色指示器
每塊板上點亮的LED反映了Thread節點的當前角色：
- LED1 =領導者
- LED2 =路由器
- LED3 =終端設備
隨著角色的變化，點亮的LED也會變化。您應該已經在每台設備加電20秒內在一兩個板上看到了這些變化。
UDP組播
在板上按Button1時，UDP消息將發送到網狀本地多播地址，該地址包括線程網絡中的所有其他節點。響應接收到此消息，所有其他板上的LED4點亮或熄滅。每個板的LED4保持打開或關閉狀態，直到接收到另一個UDP消息為止。
您閃過的設備是一種稱為路由器合格終端設備（REED）的特定類型的全線程設備（FTD）。這意味著它們可以充當路由器或終端設備，並且可以將自己從終端設備升級為路由器。
線程最多可以支持32個路由器，但是嘗試將路由器的數量保持在16到23之間。如果REED作為終端設備連接，並且路由器的數量小於16，它將自動升級為路由器。在您將otThreadSetRouterSelectionJitter值設置為應用程序的秒數（20秒）內，此更改應在隨機時間發生。
每個線程網絡都有一個領導者，它是一個路由器，負責管理線程網絡中的一組路由器。開啟所有設備後，20秒鐘後，其中一個應成為領導者（LED1點亮），另外兩個應為路由器（LED2點亮）。
刪除領導者
如果將領導者從線程網絡中刪除，則其他路由器會將自己提升為領導者，以確保網絡仍具有領導者。
使用電源開關關閉排行榜（LED1點亮的排行榜）。等待大約20秒鐘。在其餘兩塊板之一中，LED2（路由器）將關閉，LED1（領導者）將打開。該設備現在是線程網絡的領導者。
重新打開原始的排行榜。當終端設備（LED3點亮）時，它應自動重新加入線程網絡。在20秒內（路由器選擇抖動），它會升級為路由器（LED2點亮）。
重置板
關閉所有三塊板，然後再次將它們重新打開並觀察LED。通電的第一個板應以“領導者”角色啟動（LED1點亮）—線程網絡中的第一個路由器自動成為“領導者”。
最初，其他兩塊板作為終端設備（LED3點亮）連接到網絡，但應在20秒內升級到路由器（LED2點亮）。
網絡分區
如果您的主板未獲得足夠的電源，或者它們之間的無線電連接較弱，則Thread網絡可能會分成多個分區，並且您可能有多個設備顯示為Leader。
線程具有自我修復功能，因此分區最終應合併到一個領導者的單個分區中。
如果從上一個練習繼續進行，則LED4不應在任何設備上點亮。
挑選任意一塊木板，然後按Button1。運行應用程序的線程網絡中所有其他板上的LED4應該切換其狀態。如果從上一個練習繼續進行，則現在應該啟用它們。
再次按Button1進入同一塊板。所有其他板上的LED4應該再次切換。
在另一塊板上按Button1，觀察其他板上LED4的切換方式。在當前LED4所在的一塊板上按Button1。該板上的LED4保持點亮，但其他板上的LED點亮。
網絡分區
如果您的電路板已經分區，並且其中有一個以上的Leader，則多播消息的結果在各個電路板之間會有所不同。如果您在已分區的板上按Button1（因此是分區的Thread網絡的唯一成員），則其他板上的LED4將不會點亮。如果發生這種情況，請重置板-理想情況下，它們將改革單個線程網絡，並且UDP消息傳遞應正常工作。
您已經創建了使用OpenThread API的應用程序！
您現在知道：
- 如何對Nordic nRF52840開發板上的按鈕和LED進行編程
- 如何使用常見的OpenThread API和
otInstance類 - 如何監視和響應OpenThread狀態更改
- 如何將UDP消息發送到線程網絡中的所有設備
- 如何修改Makefile
下一步
在此Codelab的基礎上，嘗試以下練習：
- 修改GPIO模塊以使用GPIO引腳代替板載LED，並連接根據路由器角色更改顏色的外部RGB LED
- 添加對其他示例平台的GPIO支持
- 與其使用多播來通過按鈕ping所有設備，不如使用Router / Leader API查找並ping單個設備
- 使用OpenThread邊界路由器將網狀網絡連接到Internet，並從Thread網絡外部多播它們以點亮LED
進一步閱讀
請訪問openthread.io和GitHub ，以獲取各種OpenThread資源，包括：
- 支持的平台-發現所有支持OpenThread的平台
- 構建OpenThread —有關構建和配置OpenThread的更多詳細信息
- 線程入門—線程概念的重要參考
參考：