《嵌入操作系统 – 玩转ART-Pi开发板》第7章 环境监测系统（一）
7.3联网【WiFi】
ART-Pi有两种联网方式，一个是板载的WiFi模块AP6212，这个模块自带蓝牙；另一个是工业扩展板的网口，使用的芯片是LAN8720A，我没有扩展板，这里就只讲解如何使用WiFi联网。这里先看看WiFi的电路。
从上图可以看出WiFi和BT使用的是二合一芯片AP6212，WiFi的接口是SDIO，BT使用的是串口，还是很简单的。
接下来就是针对WiFi进行简单的配置。
7.3.1 WiFi配置
首先是配置WiFi底层驱动。
然后是添加WiFi库。
接下来的配置是为了优化WiFi而配置的。
优化配置一：添加easyflash库
默认情况下，连接WiFi后，重启板子后需要重新连接WiFi，可以将WiFi的信息记录在flash中，重新后再次连接即可，这里就需要添加easyflash包。
优化配置二：BT配网
我们在首次使用开发板连接WiFi，需要命令来连接，这就需要PC有串口驱动和终端助手，还是比较麻烦，接下来的方式是通过板载的BT软件，通过智能手机将WiFi信息传给板子，这样只需给板子上电就可以连接WiFi了，但这需要额外的手机APP或者微信小程序等，官方提供了相应的小程序，这里直接用就可以了。BT配网配置比较多。
首先需要使能BT协议栈。
BT使用的是串口3因此需要打开串口3。
还需要JSON库、RTC和文件系统。
好了，关于WiFi的配置差不多了，接下来就是实现WiFi连网、断电重连、BT联网。
7.3.2 WiFi代码实现
首先增加一个模块文件夹，用于配置BT和WiFi，具体内容请看源码。
【bt_module.c】
#include <rtthread.h>
#include <fal.h>
#include <rt_ota.h>
#include <wifi_module.h>
#define DBG_TAG "bt"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>
#define BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME "bt_image"
static const struct fal_partition *bt_partition = RT_NULL;
extern void bt_stack_port_main(void);
void bluetooth_thread(void *param)
{
bt_stack_port_main();
}
int bluetooth_firmware_check(void)
{
bt_partition = fal_partition_find(BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);
if (bt_partition == NULL)
{
LOG_E("%s partition is not exist, please check your configuration!", BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);
return -1;
}
else
{ //try to update the bt_image
int result = 0;
/* verify OTA download partition */
if (rt_ota_init() >= 0 && rt_ota_part_fw_verify(fal_partition_find(RT_OTA_DL_PART_NAME)) >= 0)
{
/* do upgrade when check upgrade OK */
if (rt_ota_check_upgrade() && (result = rt_ota_upgrade()) < 0)
{
log_e("OTA upgrade failed!");
//TODO upgrade to safe image?
}
/* when upgrade success, erase download partition firmware.
* The purpose is to prevent other programs from using.
*/
if (result >= 0)
{
fal_partition_erase(fal_partition_find(RT_OTA_DL_PART_NAME), 0, 4096);
}
}
}
//check firmware validity
if (rt_ota_part_fw_verify(bt_partition) < 0)
{
LOG_E("BT image was NOT found on %s partition!", BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);
return -1;
}
return 0;
}
int bluetooth_init(void)
{
rt_device_t wifi = NULL, bt_firmware = NULL;
//wait for wifi is ready
while (wifi == NULL)
{
wifi = rt_device_find(WIFI_DEVICE_NAME);
rt_thread_mdelay(500);
}
LOG_D("bluetooth start init");
//wait for firmware is ready
if (bluetooth_firmware_check() < 0)
{
return -1;
}
//create bt device fs
bt_firmware = fal_char_device_create(BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);
if (bt_firmware == NULL)
{
LOG_E("bt firmware device create failed");
return -1;
}
rt_thread_t tid = rt_thread_create("bt_thread", bluetooth_thread, NULL, 1024, 15, 5);
if (tid)
{
rt_thread_startup(tid);
return 0;
}
else
{
LOG_E("bluetooth thread create failed");
return -1;
}
}
bt_module.c添加的是BT初始化的内容。
【bt_module.h】
#ifndef __BTMODULE_H
#define __BTMODULE_H
int bluetooth_init(void);
#endif /*__BLUETOOTH_H*/
【wifi_module.c】
#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <cJSON.h>
#include <wlan_mgnt.h>
#include <netdev_ipaddr.h>
#include <netdev.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <wifi_module.h>
#define DBG_TAG "wifi"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>
#define MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN 50
#define BT_SEND_TIMES 1
#define BT_SEND_FAIL_RETRY 3
extern int bt_stack_blufi_send(uint8_t *string, uint32_t length);
extern int adb_socket_init(void);
char wifi_status_str[100];
struct _wifi
{
char ssid[MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN];
char passwd[MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN];
} wifi;
#ifdef RT_WLAN_AUTO_CONNECT_ENABLE
#include <wlan_mgnt.h>
#include <wlan_cfg.h>
#include <wlan_prot.h>
#include <easyflash.h>
#include <fal.h>
static int read_cfg(void *buff, int len)
{
size_t saved_len;
ef_get_env_blob("wlan_cfg_info", buff, len, &saved_len);
if (saved_len == 0)
{
return 0;
}
return len;
}
static int get_len(void)
{
int len;
size_t saved_len;
ef_get_env_blob("wlan_cfg_len", &len, sizeof(len), &saved_len);
if (saved_len == 0)
{
return 0;
}
return len;
}
static int write_cfg(void *buff, int len)
{
/* set and store the wlan config lengths to Env */
ef_set_env_blob("wlan_cfg_len", &len, sizeof(len));
/* set and store the wlan config information to Env */
ef_set_env_blob("wlan_cfg_info", buff, len);
return len;
}
static const struct rt_wlan_cfg_ops ops =
{
read_cfg,
get_len,
write_cfg
};
void wlan_autoconnect_init(void)
{
fal_init();
easyflash_init();
rt_wlan_cfg_set_ops(&ops);
rt_wlan_cfg_cache_refresh();
/* enable auto reconnect on WLAN device */
rt_wlan_config_autoreconnect(RT_TRUE);
}
#endif
int wifi_connect(char *conn_str)
{
cJSON *conn = cJSON_Parse(conn_str);
if (conn)
{
cJSON *ssid = cJSON_GetObjectItem(conn, "ssid");
cJSON *passwd = cJSON_GetObjectItem(conn, "passwd");
rt_memset(wifi.ssid,0,sizeof(wifi.ssid));
rt_memset(wifi.passwd,0,sizeof(wifi.passwd));
if (ssid && passwd)
{
if (rt_strlen(ssid->valuestring) > MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN ||
rt_strlen(passwd->valuestring) > MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN)
{
LOG_E("invalid ssid or passwd length,max %d", MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN);
}
else
{
rt_memcpy(wifi.ssid, ssid->valuestring, rt_strlen(ssid->valuestring));
rt_memcpy(wifi.passwd, passwd->valuestring, rt_strlen(passwd->valuestring));
return rt_wlan_connect(wifi.ssid, wifi.passwd);
}
}
else
{
LOG_E("cannot find ssid or password.");
}
cJSON_Delete(conn);
}
else
{
LOG_E("invalid wifi connection string.");
}
return -1;
}
int wifi_is_ready(void)
{
return rt_wlan_is_ready();
}
char *wifi_get_ip(void)
{
struct netdev *dev = netdev_get_by_name(WIFI_DEVICE_NAME);
if (dev)
{
return inet_ntoa(dev->ip_addr);
}
else
{
return NULL;
}
}
char *wifi_status_get(void)
{
rt_memset(wifi_status_str, 0, sizeof(wifi_status_str));
uint8_t wifi_status = wifi_is_ready();
char *wifi_ip = wifi_get_ip();
rt_sprintf(wifi_status_str, "{wifi:'%s', url:'%s'}", wifi_status ? "on" : "off", wifi_ip);
return wifi_status_str;
}
static void wifi_ready_handler(int event, struct rt_wlan_buff *buff, void *parameter)
{
int cnt = BT_SEND_TIMES;
//wifi status send
rt_memset(wifi_status_str, 0, sizeof(wifi_status_str));
while (cnt--)
{
char *wifi_status = wifi_status_get();
int retry_cnt = BT_SEND_FAIL_RETRY;
while (bt_stack_blufi_send((uint8_t *)wifi_status, rt_strlen(wifi_status)) < 0)
{
if (retry_cnt == 0)
break;
retry_cnt--;
rt_thread_mdelay(1000);
}
rt_thread_mdelay(5000);
}
}
int wifi_init(void)
{
rt_memset(&wifi, 0, sizeof(wifi));
rt_wlan_register_event_handler(RT_WLAN_EVT_READY, wifi_ready_handler, NULL);
return 0;
}
wifi_module.c添加了WiFi接收BT信息的初始化和自动连接初始化的内容。
【wifi_module.h】
#ifndef __WIFI_MODULE_H__
#define __WIFI_MODULE_H__
#define WIFI_DEVICE_NAME "w0"
#ifdef RT_WLAN_AUTO_CONNECT_ENABLE
void wlan_autoconnect_init(void);
#endif
int wifi_init(void);
int wifi_is_ready(void);
char *wifi_get_ip(void);
int wifi_connect(char *conn_str);
char *wifi_status_get(void);
#endif /*__WIFIMODULE_H*/
最后，在main.c中初始化即可。
//wifi init
wifi_init();
//bt init
bluetooth_init();
/* init Wi-Fi auto connect feature */
wlan_autoconnect_init();
另外btstack-v0.0.1工具包修改了内容比较多，我这里就不在一一列出，主要要有bt的前缀名，设备路径，BT复位引脚。具体修改内容请参看完整代码。
【关键问题】
1.未定义bt_stack_blufi_send
这个问题很好解决，主要是bt_stack_blufi_send函数是一个静态函数，外部文件访问不到，去掉“static”即可。
2.程序崩溃
如果没有使能文件系统则会出现以下错误：
7.3.3 WiFi联网测试
一切完成后，编译，下载，打开终端。
___ ______ _____ ______ _ ______ _____ _____ _____
/ _ \ | ___ \|_ _| | ___ \(_) | ___ \/ _ \/ _ \|_ _|
/ /_\ \| |_/ / | | ______ | |_/ / _ | |_/ /| | | || | | | | |
| _ || / | | |______|| __/ | | | ___ \| | | || | | | | |
| | | || |\ \ | | | | | | | |_/ /\ \_/ /\ \_/ / | |
\_| |_/\_| \_| \_/ \_| |_| \____/ \___/ \___/ \_/
Powered by RT-Thread.
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.3 build Apr 14 2021
2006 - 2020 Copyright by rt-thread team
lwIP-2.0.2 initialized!
[I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
[I/SFUD] Find a Winbond flash chip. Size is 16777216 bytes.
[I/SFUD] norflash0 flash device is initialize success.
[I/SFUD] Probe SPI flash norflash0 by SPI device spi10 success.
[D/FAL] (fal_flash_init:63) Flash device | norflash0 | addr: 0x00000000 | len: 0x01000000 | blk_size: 0x00001000 |initialized finish.
[I/FAL] ==================== FAL partition table ====================
[I/FAL] | name | flash_dev | offset | length |
[I/FAL] -------------------------------------------------------------
[I/FAL] | wifi_image | norflash0 | 0x00000000 | 0x00080000 |
[I/FAL] | bt_image | norflash0 | 0x00080000 | 0x00080000 |
[I/FAL] | download | norflash0 | 0x00100000 | 0x00200000 |
[I/FAL] | easyflash | norflash0 | 0x00300000 | 0x00100000 |
[I/FAL] | filesystem | norflash0 | 0x00400000 | 0x00c00000 |
[I/FAL] =============================================================
[I/FAL] RT-Thread Flash Abstraction Layer (V0.5.0) initialize success.
[Flash] (../packages/EasyFlash-v4.1.0/src/ef_env.c:1818) ENV start address is 0x00000000, size is 8192 bytes.
[Flash] EasyFlash V4.1.0 is initialize success.
[Flash] You can get the latest version on https://github.com/armink/EasyFlash .
[I/OTA] RT-Thread OTA package(V0.2.3) initialize success.
[I/OTA] Verify 'wifi_image' partition(fw ver: 1.0, timestamp: 1592464902) success.
msh />[I/WWD] wifi initialize done. wiced version 3.3.1
[I/WLAN.dev] wlan init success
[I/WLAN.lwip] eth device init ok name:w0
接下俩进行联网操作，可通过BT进行联网操作，关于BT联网操作参考笔者博文：
这里通过wifi命令来联网。
先对周围的无线网络进行扫描，如果你知道Wii信息可以跳过该步骤：
wifi scan
连接网络：
wifi join ssid passwd
联网成功后会显示IP，接下来可以使用下WiFi相关的的其他命令。
查看WiFi的IP信息 ：
ifconfig
有WiFi信息不代表联网成功，接下来ping下IP。
ping ip/域名
最后再来测试下重启时候回重新联网，使用reboot命令：
可以看到重新联网成功。
7.3.4 WiFi联网总结
WiFi联网涉及的东西很多，主要有三块，WiFi的驱动与配置，BT的驱动与配置，另外还有flash的驱动与配置，后面两部分是对WiFi联网的优化。简单总结下本文所述的配网流程。
WiFi联网整体流程还是比较简单的，给开发板上电后，首次联网可使用BT和CMD联网，连网后悔保存WiFi信息，再次使用设备时，系统会自动连接flash中的WiFi信息，如果连接成功则结束，如果存储的WiFi失效，可重新使用BT或者CMD联网。当然啦，这里一个可以优化的地方，就是当存储的WiFi失效后，只有通过终端才能看到来联网失败，这里可以通过LED/蜂鸣器/语音等设备提示联网失败，提醒用户重新配网。
关于WiFi的底层驱动已经封装了，这部分内容也很多，主要是协议栈内容多，但是大体的流程和其他驱动一样的。
首先是硬件初始化：
int rt_hw_wlan_init(void)
{
if (init_flag == 1)
{
return RT_EOK;
}
rt_thread_t tid = RT_NULL;
tid = rt_thread_create("wifi_init", wifi_init_thread_entry, RT_NULL, WIFI_INIT_THREAD_STACK_SIZE, WIFI_INIT_THREAD_PRIORITY, 20);
if (tid)
{
rt_thread_startup(tid);
}
else
{
LOG_E("Create wifi initialization thread fail!");
return -RT_ERROR;
}
return RT_EOK;
}
INIT_APP_EXPORT(rt_hw_wlan_init);
硬件初始化后，就是设备注册：
rt_err_t rt_wlan_dev_register(struct rt_wlan_device *wlan, const char *name, const struct rt_wlan_dev_ops *ops, rt_uint32_t flag, void *user_data)
{
rt_err_t err = RT_EOK;
if ((wlan == RT_NULL) || (name == RT_NULL) || (ops == RT_NULL) ||
(flag & RT_WLAN_FLAG_STA_ONLY && flag & RT_WLAN_FLAG_AP_ONLY))
{
LOG_E("F:%s L:%d parameter Wrongful", __FUNCTION__, __LINE__);
return RT_NULL;
}
rt_memset(wlan, 0, sizeof(struct rt_wlan_device));
#ifdef RT_USING_DEVICE_OPS
wlan->device.ops = &wlan_ops;
#else
wlan->device.init = _rt_wlan_dev_init;
wlan->device.open = RT_NULL;
wlan->device.close = RT_NULL;
wlan->device.read = RT_NULL;
wlan->device.write = RT_NULL;
wlan->device.control = _rt_wlan_dev_control;
#endif
wlan->device.user_data = RT_NULL;
wlan->device.type = RT_Device_Class_NetIf;
wlan->ops = ops;
wlan->user_data = user_data;
wlan->flags = flag;
err = rt_device_register(&wlan->device, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);
LOG_D("F:%s L:%d run", __FUNCTION__, __LINE__);
return err;
}
后面就是进行WIFI 的连接断开，扫描等操作，如果加上优化配置的部分，还需要进行flash的读写配置，BT的配置。
关于WiFi的更多信息，请参看官方手册：
资源获取方法
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