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OpenThread 是在 802.15.4 MAC 层上运行的 IP 协议栈,支持 mesh 网络,具有低功耗特性。
在乐鑫的芯片上,OpenThread 可按以下模式运行:
在此模式下,完整的 OpenThread 协议栈及其应用层在同一芯片上运行,适用于支持 15.4 无线通信协议的芯片,如 ESP32-H2, ESP32-C6。
在此模式下,芯片通过连接到运行 OpenThread IP 协议栈的另一个主机,代表主机发送和接收 15.4 数据包。该模式适用于支持 15.4 无线通信协议的芯片,如 ESP32-H2, ESP32-C6。对于芯片和主机之间的通信方式,目前 ESP-IDF 支持 SPI 或 UART。考虑到传输延迟,建议使用 SPI。
在此模式下,不支持 15.4 无线通信协议的芯片可以连接到 RCP,并在主机模式下运行 OpenThread。这种模式支持在 Wi-Fi 芯片上(如 ESP32、ESP32-S2、ESP32-S3 和 ESP32-C3 等)运行 OpenThread。下图展示了设备在不同模式下的工作方式:
blockdiag openthread-device-modes {
# global attributes node_height = 90; node_width = 220; span_width = 100 default_shape = roundedbox; default_group_color = none;
# node labels HOST_NODE [label="OpenThread nhostn(ESP32)", fontsize=14]; RCP [label="Radio nCo-Processorn(ESP32-H2)", fontsize=14]; STANDALONE [label="Standalone nnoden (ESP32-H2)", fontsize=14];
# node connections + labels RCP -> STANDALONE [label="15.4 radio", dir=both, style=dashed];
# arrange nodes vertically group { orientation = portrait; HOST_NODE -> RCP [label="SPI", dir=both]; }
}
要学习编写 OpenThread 应用程序,可以从 OpenThread 应用示例 openthread/ot_cli
开始。该示例中展示了简单的 OpenThread 网络组网流程,以及在 Openthread 网络上,如何实现基于套接字的服务器和客户端之间的简单通信。
- s1.1: 主任务调用 :cpp
esp_vfs_eventfd_register
,初始化 eventfd 虚拟文件系统。eventfd 文件系统用于实现 OpenThread 协议栈中的任务通知。 - s1.2: 主任务调用 :cpp
nvs_flash_init
初始化 NVS,即 Thread 网络数据的存储位置。 - s1.3: 可选。主任务调用 :cpp
esp_netif_init
,为 Thread 创建网络接口。 - s1.4: 主任务调用 :cpp
esp_event_loop_create
创建系统事件任务,并初始化应用程序事件的回调函数。
- s2.1: 调用 :cpp
esp_openthread_init
初始化 OpenThread 协议栈。
以下为 可选 步骤,仅在应用程序需为 Thread 创建网络接口时使用。
- s3.1:使用
ESP_NETIF_DEFAULT_OPENTHREAD
调用 :cppesp_netif_new
,创建网络接口。 - s3.2:调用 :cpp
esp_openthread_netif_glue_init
,创建 OpenThread 网络接口处理程序。 - s3.3:调用 :cpp
esp_netif_attach
将处理程序附加到网络接口。
- s4.3:调用 :cpp
esp_openthread_launch_mainloop
启动 OpenThread 主循环。注意,OpenThread 主循环属于忙等循环,仅在 OpenThread 协议栈终止后返回。
OpenThread API 非线程安全。当从其他任务中调用 OpenThread API 时,请确保以 :cppesp_openthread_lock_acquire
获取锁,并在之后以 :cppesp_openthread_lock_release
释放锁。
要在应用程序中卸载 OpenThread 协议栈,请遵循以下步骤:
- 如果创建了 OpenThread 网络接口,请调用 :cpp
esp_netif_destroy
和 :cppesp_openthread_netif_glue_deinit
卸载 OpenThread 协议栈。 - 调用 :cpp
esp_openthread_deinit
卸载 OpenThread 协议栈。
OpenThread 边界路由器连接了 Thread 网络和其他 IP 网络,提供 IPv6 连通性、服务注册和委托功能。
要在 ESP 芯片上启用 OpenThread 边界路由器,需要将 RCP 连接到具备 Wi-Fi 功能的芯片上,如 ESP32。
在初始化过程中,调用 :cppesp_openthread_border_router_init
会启用所有边界路由功能。
要了解更多有关边界路由器的详细信息,请参阅 openthread/ot_br
示例和其中的 README 文件。