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Openthread / nrf52811 調査(仮)
- 2. 目次 • OpenThreadとは • OpenThreadを構成する サーバーソフトウェア(Border Router) • OpenThreadプログラミング • NRF52811/MDBT42-192Kについて
- 3. OpenThreadとは • ThreadはGoogle(Alphabetグループ)傘下のNest Labsが開発したIoT家電の通信仕様 • そのオープンソース実装がOpenThread • IEEE802.15.4, 6LoWPAN(IPv6), CoAPなどのオープ ン標準の上に実装されている。 • GoogleからThread搭載スマートディスプレイの Nest Hub Maxが9/10に発売された。
- 5. 何が嬉しいのか？ • IPv6で直接通信ができるため、 アプリケーション・ゲートウェイを立てる必要がない。 • BLEで通信する場合には、BLE網のノードから集めたデータを 取りまとめてサーバーに送る中継機能を、システムごとに作る必要がある • OpenThreadであれば、マイコンがIPv6通信でサーバーやクラウドと通 信するので、ネットワーク構築だけでOK
- 7. OpenThread の配布物 OpenThread • マイコンで動くOpenThreadの実装 Wpantund • LinuxでOpenThread通信を行うためのアダプ タとの接続機能 otbr-posix (OpenThread Border-Router) • InternetとOpenThreadのネットワークを中継 する Border Routerの機能
- 8. OpenThread BorderRouterの構成 IPv6 Network Thread Network OpenThread BorderRouter NCP(Adapter) wpantund Net IF otbr-agent otbr-web browser External Commissioner (Android) メインの機能はThreadと IPv6の中継(縦のライン) ブラウザやAndroidアプリから、Threadネッ トワークへ追加する端末を指示できる
- 9. OpenThread配布物の debian package • 作った。 https://launchpad.net/~soburi/+archive/ubuntu/openthread-tools • Debianパッケージなので、Raspbianからも使える!
- 10. OpenThreadプログラミング • SDK • 基本機能だけだとOSないから、しんどい。 • 一応、PingやUDPパケットを流すCLIのサンプルとかはある。
- 11. OT-RTOS • FreeRTOSにOpenThreadを組み込んだパッケージ • https://github.com/openthread/ot-rtos • これもOpenThreadのプロジェクトの配布物のひとつ • lwip(Lightweight IP、マイコン向けのTCP/IP実装)も 組み込んでいて、Linuxのネットワークプログラミングと ほぼ同様にプログラムが書ける。(socket APIが使える) • マルチタスクができる！
- 12. プログラム例 int main(int argc, char *argv[]) { otrInit(argc, argv); //openthread初期化 otCliUartInit(otrGetInstance()); //cli初期化 otrUserInit(); //ユーザータスクル初期化、開始 otrStart(); //openthreadタスク開始 return 0; } void demo101Task(void *p) { OT_API_CALL(otIp6SetEnabled( otrGetInstance(), true)); // セマフォでopenthreadと排他してAPIを呼び出す ... OpenThreadタスクと協調動作するように マルチスレッドを意識した組み込みプログラミング
- 13. Adafruit nRF52 Arduino • AdafruitのnRF52向けのArduinoパッケージ • Adafruit Feather nRF52840 Express(https://www.adafruit.com/pro duct/4062) などで使える。 • Arduinoの基本機能が動作する(当然だが) • 中身はFreeRTOSを使って実装されている
- 16. TCP/UDP API • OT-RTOSではLWIPを組み込んでいて、 ネットワークAPI(Socket API)が使える。 • arduino- esp32(https://github.com/espressi f/arduino-esp32) でも、LWIPを使っていて、LWIPに対応した ArduinoのTCP/UDP APIの実装がある。 • 適当に持ってくる→動いた！
- 17. OPENTHREAD API • さすがにArduino向けのOpenThread APIは存在しないので適当に作った。 • 2種類のAPIを用意 • Low-level APIはOpenThreadのAPIのラッパー • High-level APIとして、CLIコマンドに相当するAPIを作成 • ほとんどはOpenThread APIを呼び出しているだけ。 • Arduino Friendlyになるようにうまいことやる。
- 18. 結果 • Arduinoの標準相当のTCP/UDP APIで OpenThreadプログラムが書けるようになった。 • OpenThreadのノウハウも必要だが、 ログインの場面など限定的。 • パッケージ配布がまだできていない。(準備中)
- 19. NRF52811 • NordicSemi先生の最新作 • NRF52840の廉価版 • mouserではnRF52840は¥387、nRF52811は¥235。(1000個時) • Thread対応 • NRF52840と比べると、USB機能がないのが大きな違い。 • あとはメモリとFlashが少ない。 • デバッグ用のRTT Trace(SWO)がない。など。
- 20. MDBT42-192K • 台湾Raytac製の技適付きnRF52811モジュール。 • 日本でもモジュールで入手性が良い。(小売りで買える) • nRF52840もモジュール(MDBT50Q)と違って、基板端面に端子が出ているの で、手ハンダできる(気がする)
- 22. 焼いてみた • 試作Breakout基板1号。 • リファレンス回路通りにDCDC用のインダクタと 32kHzの水晶のパターンは引いておく。 未実装でも可 • UARTとBlackmagicProbe用の端子を 引き出した。基板割るとここだけ使えなくなる。 • パスコンのサイズ間違えたｗ • Vカットのオーダーミスったｗｗ
- 23. 書いてみた...? CPUIDは読めるけど、メモリが読めない？ https://devzone.nordicsemi.com/f/nordic-q-a/51109/unable-to-connect-to-the- nrf52811-via-nrf-connect-programmer/205035#205035 it seems nRFConnect doesn't support the nRF52811 as of yet. まだ未対応らしい。