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還在用傳統(tǒng)方式驅動一個通信模組？TOS的AT模組框架了解下吧！

時間：2020-09-27 11:30:36

關鍵字：開發(fā)板通信技術

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[導讀]本文基于TOS的AT框架，實現(xiàn)了一個基于MX+開發(fā)板的demo，用于控制之前搭的智能小車。

本節(jié)基于TOS的AT框架，我實現(xiàn)了一個基于MX+開發(fā)板的demo，用于控制之前搭的智能小車，效果如下，詳細源碼及實驗例程請參考文末碼云倉庫鏈接：

動手智能小車記(5)-坦克底盤硬件模塊大雜燴

1、什么是AT指令？

在嵌入式開發(fā)過程中，我們有時候要使用一些通信模組，比如藍牙、WIFI、4G、NBIOT等等，這些模組內(nèi)部固件已經(jīng)將協(xié)議棧封裝好了，然后模組硬件向外部提供了標準的串口，這樣通過與模組的串口相連接，就可以與模組進行通信；一般情況下，廠商都會提供模組的使用手冊，只要照著流程去操作模組就可以正常通信了，如下圖所示，這是一個MCU、藍牙模組、手機之間的通信案例：

2、為什么要有AT框架？

一般情況下，在一些物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的項目上可能這樣的需求，比如：

常規(guī)的一些傳感器設備，需要監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度等等這樣的情況：

實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳

共享單車、智能門鎖

實現(xiàn)開鎖的邏輯

等等。。。

這些需求看起來就非常簡單，比如我就用ESP8266+一個后臺服務器來實現(xiàn)這樣的需求吧，只要后臺提供好API接口，那么這類簡單的需求分分鐘搞定，完全沒有任何難度，在應用程序上編寫好模組的驅動接口和通信邏輯就可以了。

但是，如果換一個呢？？再換一個呢？有可能實現(xiàn)同樣的需求，我們還要去實現(xiàn)不一樣的驅動流程，這是不是顯得很麻煩？基于這樣的問題誕生，于是各個廠商分別提出了對應的AT框架思維，那么這種AT框架思維具體是什么樣的呢？以驅動ESP8266為例，一般有以下幾種模式：

AP模式
STA模式
AP+STA模式

以STA模式為例，最后要和云端服務器進行對接，我們首先要完成初始化流程，一般要發(fā)以下幾個指令：

AT+RESTORE\r\n 模組復位
ATE0\r\n 關閉回顯
AT+CWMODE=1\r\n 設置多連接
AT+CIPMODE=0\r\n 關閉透傳模式
AT+CIPMUX=1\r\n 開始多連接模式
AT+CWJAP="TOS","12345678"\r\n 連接熱點

這樣就基本完成了模組的初始化流程，初始化完畢以后，就可以進入數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧?，連接服務器，然后開啟透傳模式，進入透傳模式，然后就可以把數(shù)據(jù)直接傳送到后臺了，此時還可以讀取后臺的消息，當我們不需要需要模組的時候，還可以將模組掉電；所以，我們可以在這個基礎上把這個驅動流程框架化，即是擁有初始化、連接服務器、發(fā)送、接收、關閉等等這些接口。

3、TencetOS tiny AT框架

在TencentOS tiny中，內(nèi)部就集成了一套簡單易用的AT框架，哪怕是不一樣的指令，我們也只需要填充對應的方法，然后注冊到框架上，就可以順利與模組進行通信了，以下是TencentOS tiny AT框架的基本組成圖：

上圖來源于汪兄講解的PPT

對于應用開發(fā)者來說，我們最關注的是SAL interface、也就是網(wǎng)絡適配框架，只要模組注網(wǎng)成功，那么在這一層，我們不需要具體去關注模組到底是怎么用AT指令去通信的，我們只需要調用SAL interface的socket、connect、send、recv、close等等接口完成我們與后臺的通信或者與別的通信方式的邏輯即可，但是調用SAL接口口還需要去與各個模組進行適配。

typedef?struct?sal_module_st?{
????int?(*init)(void);

????int?(*get_local_mac)(char?*mac);

????int?(*get_local_ip)(char?*ip,?char?*gw,?char?*mask);

????int?(*parse_domain)(const?char?*host_name,?char?*host_ip,?size_t?host_ip_len);

????int?(*connect)(const?char?*ip,?const?char?*port,?sal_proto_t?proto);

????int?(*send)(int?sock,?const?void?*buf,?size_t?len);

????int?(*recv_timeout)(int?sock,?void?*buf,?size_t?len,?uint32_t?timeout);

????int?(*recv)(int?sock,?void?*buf,?size_t?len);

????int?(*sendto)(int?sock,?char?*ip,?char?*port,?const?void?*buf,?size_t?len);

????int?(*recvfrom)(int?sock,?void?*buf,?size_t?len);

????int?(*recvfrom_timeout)(int?sock,?void?*buf,?size_t?len,?uint32_t?timeout);

????int?(*close)(int?sock);
}?sal_module_t;

對于怎么去綁定(適配)模組和SAL interface，在此之前那我們還需要完成AT framework與HAL(uart)的適配，然后提供SAL interface需要的接口，注冊上去，這樣我們就可以在SAL上愉快的進行操作了，接下來AT框架具體是怎么解析每個AT指令我們就不需要特別去關心了，感興趣的可以去研究一下tos_at.c、tos_at.h這兩個文件。

在TencentOS tiny SDK中，騰訊官方已經(jīng)提供了一些熱門模組的操作例程，比如esp8266，它是怎么與SAL interface完成適配的呢？如下：

上圖來源于戴兄講解的PPT

這樣的話，我們就可以調用TOS提供的SAL接口進行通信了，如下，在sal_module_wrapper.h中查看，詳細實現(xiàn)在sal_module_wrapper.c：

/**
?*?@brief?Convert?domain?to?ip?address.
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???host_name???domain?name?of?the?host
?*?@param[out]??host_ip?????ip?address?of?the?host
?*?@param[out]??host_ip_len?ip?address?buffer?length
?*
?*?@return??errcode
?*/
int?tos_sal_module_parse_domain(const?char?*host_name,?char?*host_ip,?size_t?host_ip_len);

/**
?*?@brief?Connect?to?remote?host.
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???ip??????ip?address?of?the?remote?host
?*?@param[in]???port????port?number?of?the?remote?host
?*?@param[in]???proto???protocol?of?the?connection(TCP/UDP)
?*
?*?@return??socket?id?if?succuss,?-1?if?failed.
?*/
int?tos_sal_module_connect(const?char?*ip,?const?char?*port,?sal_proto_t?proto);

/**
?*?@brief?Send?data?to?the?remote?host(TCP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???buf?????data?to?send
?*?@param[in]???len?????data?length
?*
?*?@return??data?length?sent
?*/
int?tos_sal_module_send(int?sock,?const?void?*buf,?size_t?len);

/**
?*?@brief?Receive?data?from?the?remote?host(TCP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???buf?????data?buffer?to?hold?the?data?received
?*?@param[in]???len?????data?buffer?length
?*
?*?@return??data?length?received
?*/
int?tos_sal_module_recv(int?sock,?void?*buf,?size_t?len);

/**
?*?@brief?Receive?data?from?the?remote?host(TCP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???buf?????data?buffer?to?hold?the?data?received
?*?@param[in]???len?????data?buffer?length
?*?@param[in]???timeout?timeout
?*
?*?@return??data?length?received
?*/
int?tos_sal_module_recv_timeout(int?sock,?void?*buf,?size_t?len,?uint32_t?timeout);

/**
?*?@brief?Send?data?to?the?remote?host(UDP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???ip??????ip?address?of?the?remote?host
?*?@param[in]???port????port?number?of?the?remote?host
?*?@param[in]???buf?????data?to?send
?*?@param[in]???len?????data?length
?*
?*?@return??data?length?sent
?*/
int?tos_sal_module_sendto(int?sock,?char?*ip,?char?*port,?const?void?*buf,?size_t?len);

/**
?*?@brief?Receive?data?from?the?remote?host(UDP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???buf?????data?buffer?to?hold?the?data?received
?*?@param[in]???len?????data?buffer?length
?*
?*?@return??data?length?received
?*/
int?tos_sal_module_recvfrom(int?sock,?void?*buf,?size_t?len);

/**
?*?@brief?Receive?data?from?the?remote?host(UDP).
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*?@param[in]???buf?????data?buffer?to?hold?the?data?received
?*?@param[in]???len?????data?buffer?length
?*?@param[in]???timeout?timeout
?*
?*?@return??data?length?received
?*/
int?tos_sal_module_recvfrom_timeout(int?sock,?void?*buf,?size_t?len,?uint32_t?timeout);

/**
?*?@brief?Close?the?connection.
?*
?*?@attention?None
?*
?*?@param[in]???sock????socket?id
?*
?*?@return??errcode
?*/
int?tos_sal_module_close(int?sock);

但是你以為這就完了嗎？為了和Posix API無差異化調用，TencentOS tiny官方開發(fā)人員開發(fā)了一套近似于通用網(wǎng)絡操作接口，就類似操作一個文件一樣open、read、write、close，這不就更簡單了嘛？我們來一睹為快：

tos_at_socket.h

#ifndef??_TOS_AT_SOCKET_H_
#define??_TOS_AT_SOCKET_H_

#include?"tos_at_socket_lib.h"
#include?"tos_at_socket_types.h"

#define?AF_INET?????????????0

#define?AF_INET6????????????1

#define?AF_UNIX?????????????2

/*?Provides?sequenced,?reliable,?bidirectional,?connection-mode?byte?streams,?and?may?provide?a?transmission?mechanism?for?out-of-band?data.?*/
#define?SOCK_STREAM?????????0

/*?Provides?datagrams,?which?are?connectionless-mode,?unreliable?messages?of?fixed?maximum?length.?*/
#define?SOCK_DGRAM??????????1

/*?Peeks?at?an?incoming?message.?The?data?is?treated?as?unread?and?the?next?recv()?or?similar?function?shall?still?return?this?data.?*/
#define?MSG_PEEK????????????0x01

/*?Requests?out-of-band?data.?The?significance?and?semantics?of?out-of-band?data?are?protocol-specific.?*/
#define?MSG_OOB?????????????0x02

/*?On?SOCK_STREAM?sockets?this?requests?that?the?function?block?until?the?full?amount?of?data?can?be?returned.?The?function?may?return?the?smaller?amount?of?data?if?the?socket?is?a?message-based?socket,?if?a?signal?is?caught,?if?the?connection?is?terminated,?if?MSG_PEEK?was?specified,?or?if?an?error?is?pending?for?the?socket.?*/
#define?MSG_WAITALL?????????0x04

int?socket(int?domain,?int?type,?int?protocol);

int?connect(int?socket,?const?struct?sockaddr?*address,?socklen_t?address_len);

int?recv(int?socket,?void?*buffer,?size_t?length,?int?flags);

int?recvfrom(int?socket,?void?*?buffer,?size_t?length,?int?flags,?struct?sockaddr?*address,?socklen_t?*address_len);

int?send(int?socket,?const?void?*buffer,?size_t?length,?int?flags);

int?sendto(int?socket,?const?void?*message,?size_t?length,?int?flags,?const?struct?sockaddr?*dest_addr,?socklen_t?dest_len);

int?shutdown(int?socket,?int?how);

int?read(int?socket,?void?*buffer,?size_t?length);

int?close(int?socket);

int?write(int?socket,?const?void?*buffer,?size_t?length);

#endif?/*?_TOS_AT_SOCKET_H_?*/

只要注冊框架等流程完成以后，模組注網(wǎng)成功，后面就可以直接這樣常規(guī)操作了：

void?network_demo(void)
{
????int?recv_len?=?-1;
????int?fd,?rc,?cnt?=?0;

????struct?sockaddr_in?addr;

????bzero(&addr,?sizeof(addr));
????addr.sin_family?=?AF_INET;
????addr.sin_addr.s_addr?=?inet_addr(SERVER_IP);
????addr.sin_port?=?htons(SERVER_PORT);

????fd?=?socket(AF_INET,?SOCK_STREAM,?0);

????if?(fd?????{
????????printf("socket?failed\n");
????????return;
????}

????rc?=?connect(fd,?(struct?sockaddr?*)&addr,?sizeof(addr));

????if?(rc?????{
????????printf("connect?failed\n");
????????close(fd);
????????return;
????}
?
?   while(1)
?   {
??    //調用send發(fā)送數(shù)據(jù)
??    //調用recv接收并處理數(shù)據(jù)
?   }
?
?   close(fd);
}