物聯(lián)網(wǎng)設備,因為要連接網(wǎng)絡和應用的多樣化,導致軟件的開發(fā)難度和復雜度大幅地增加,開發(fā)方式也會與之前的嵌入式設備大不一樣。當前主流的軟件開發(fā)模式是怎么樣的呢?我們以一個典型的MCU+WiFi/NB-IoT SoC架構(gòu)的IoT設備開發(fā)為例(圖示一),開發(fā)人員需要針對特定的無線SoC/模塊,開發(fā)MCU TCP/IP協(xié)議層以上的應用,包括MQTT、HTTP、Web Socket、業(yè)務類應用等等。一旦用戶更換了無線芯片或模塊,因為網(wǎng)絡協(xié)議、編程接口等的不統(tǒng)一,上層應用都需要做大幅的改動甚至要重頭來過。
(圖示一:當前的軟件開發(fā)模式)
而如果采用了RT-Thread操作系統(tǒng)的SAL抽象層(圖示二),開發(fā)者則無須考慮系統(tǒng)采用的是哪種無線方式、哪種無線芯片、甚至哪種模塊,哪種接口,只需調(diào)用上層的API接口,即可實現(xiàn)一次開發(fā),跨平臺使用。不僅如此,RT-Thread支持的各種IoT軟件包,都可以很方便的“即裝即用”。
(圖示二:具備SAL的軟件開發(fā)模式)
以上可見,RT-Thread此次發(fā)布的SAL可謂對IoT產(chǎn)業(yè)意義重大,真正實現(xiàn)了系統(tǒng)(MCU+無線芯片/模塊)層面的跨平臺軟件開發(fā)及兼容,暨ACS(Application Cross System),后期的應用擴展也會變得易如反掌。
SAL介紹
SAL,即Socketabstraction layer的縮寫,意為套接字抽象層,處于網(wǎng)絡硬件層與應用層之間。 其前身是RT-Thread 的 DFS_NET 組件,由于其對lwIP 有一定的依賴,存在局限性,RT-Thread對其進行了近乎重構(gòu)的再造。SAL 的孕育而出,使得 RT-Thread 可以無縫接入各式各樣的網(wǎng)絡芯片或模塊(例如: W5500/CH395 這類自帶協(xié)議棧的以太網(wǎng)芯片,帶 AT指令的 WiFi 模塊、GPRS 模塊、NB-IoT模塊等等),極大地提升了RT-Thread 在 IoT 領(lǐng)域?qū)τ诓煌W(wǎng)絡硬件的兼容性。其主要特性如下(圖示三):
抽象、統(tǒng)一多種網(wǎng)絡協(xié)議棧接口
提供標準 BSDSocket API
統(tǒng)一 fd(file descriptor)管理方式
(圖示三:網(wǎng)絡框架圖)
下面將站在與 SAL 相關(guān)聯(lián)的模塊角度,說明SAL 的功能與實現(xiàn):
應用層 :應用層在做網(wǎng)絡開發(fā)時,可以直接使用 SAL 提供的 BSD Socket API 接口。接口層的統(tǒng)一抽象,使得我們的開發(fā)者也可以快速應用 RT-Thread 提供的眾多支持 BSDSocket 接口的 IoT 軟件包。讓我們的用戶 在網(wǎng)絡編程方面極大的提升了軟件的可重用性。
SAL 實現(xiàn)層:該層位于 SAL 的底部,針對不同的模塊、芯片或協(xié)議棧,完成與 SAL 框架的對接實現(xiàn)。接入完成后,應用層幾乎不需要關(guān)心真正的網(wǎng)絡接入方式,降低了應用層與底層的耦合。
DFS 文件系統(tǒng)層:SAL 與 DFS 緊密結(jié)合, Socket 描述符與fd文件描述符可以完全對應起來,實現(xiàn)了fd的統(tǒng)一管理。使得應用層可以通過read/write 、 poll/select 接口操作 Socket 套接字,更加兼容 POSIX 標準。
應用場景:
對接 AT 指令的網(wǎng)絡模塊
在使用這些 AT 模塊做網(wǎng)絡開發(fā)時,不可避免地會在我們的應用代碼中耦合很多與模塊相關(guān)的 AT 通信代碼。這樣也會導致,以前使用標準的 BSD Socket 開發(fā)過的組件沒法被重用過來。
有了SAL,只需要我們針對AT 模塊的指令方式,實現(xiàn) SAL的對接接口(RT-Thread已經(jīng)提供了常用模塊的實現(xiàn),例如,樂鑫的 ESP8266,移遠的 M26),上層應用即可愉快地進行Socket編程了。
這里稍微提一下,RT-Thread 的 AT 組件已具有上述功能,很快將會發(fā)布,敬請期待……
對接內(nèi)置協(xié)議棧的網(wǎng)絡芯片
隨著像 W5500/CH395 這類網(wǎng)絡芯片的越來越普及,我們的 MCU 也就不需要跑網(wǎng)絡協(xié)議棧了,極大地降低了MCU的資源占用情況。可是跟AT模塊也有同樣的問題,怎么樣才能保證應用層依然很簡單地使用標準Socket進行編程?這個問題就交給SAL去解決吧。SAL 造好了適配這些芯片的輪子,會方便我們所有使用 RT-Thread + W5500/CH395 的開發(fā)者。
非lwIP的 TCP/IP 協(xié)議棧
在一些特殊領(lǐng)域,可能lwIP并不能夠滿足我們的用戶要求。更換 TCP/IP 協(xié)議棧就不可避免。正是因為有了 SAL 框 架,新的協(xié)議棧,只需要與其對接完畢,上層應用即可放心使用,以前的代碼照樣也可以被拿來重用。
SocketCAN
Socket CAN 做為Linux上CAN編程的一種方式,它簡易易用,編程順手。很多用戶也想在 RT-Thread 上實現(xiàn) Socket CAN 編程,這個時候就需要 SAL 上場了。只需要我們在底層使用 RT-Thread CAN 設備實現(xiàn) SAL框架對應的接口即可。
從 DFS_NET 到 SAL 遷移指南
原先的 DFS_NET 配置位于:RT-Thread Components → Device virtual file system
現(xiàn)有的 SAL 配置位于: RT-ThreadComponents → Network → Socketabstraction layer
遷移相關(guān)步驟如下:
確定之前項目中是否開啟 RT_USING_DFS_NET 選項,若開啟需要進行遷移。
RT_USING_DFS_NET 選項在SAL 組件添加之后被廢棄,由 SAL_USING_POSIX 選項代替,若需要遷移,在 ENV 工具中開啟上述 SAL 配置選項。
保存配置并退出ENV 工具,重新生成工程,完成遷移。
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原文標題:RT-Thread發(fā)布SAL套接字抽象層,帶來全新物聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)模式
文章出處:【微信號:RTThread,微信公眾號:RTThread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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