【技術(shù)專(zhuān)欄】泰凌微電子Thread RCP和NCP方案介紹（一）

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介紹

Thread規(guī)范建立了一種可靠、安全且能效高的無(wú)線通信協(xié)議，適用于資源受限的設(shè)備，常見(jiàn)于智能家居和商業(yè)建筑。OpenThread包含了Thread的完整網(wǎng)絡(luò)層范圍，包括IPv6、6LoWPAN、帶有MAC安全性的IEEE 802.15.4、網(wǎng)狀鏈路建立和網(wǎng)狀路由等功能。

Telink已將由谷歌的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的OpenThread實(shí)現(xiàn)整合到Zephyr RTOS中，實(shí)現(xiàn)了與Telink硬件的無(wú)縫兼容。這個(gè)整合的源代碼可以在GitHub上方便地獲取，并且還提供了軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK)。

在這個(gè)教程的上半部分中，您將在Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境上構(gòu)建OpenThread NCP和RCP固件。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

• 使用Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境配置OpenThread編譯環(huán)境。
• 構(gòu)建OpenThread Co-Processor固件（ot-ncp-ftd和ot-rcp）。

所需條件

硬件：

• 2塊B91開(kāi)發(fā)套件。

• 1臺(tái)Raspberry Pi 3B+或更高版本，并安裝Raspbian操作系統(tǒng)映像。

• 1臺(tái)Linux主機(jī)，至少帶有兩個(gè)USB端口。

• 1個(gè)已連接互聯(lián)網(wǎng)的交換機(jī)（或路由器）和若干條以太網(wǎng)電纜。

軟件：

• Telink燒錄和調(diào)試工具 —— LinuxBDT。

• 其他工具，比如Git和West。

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前提條件

• Thread基本概念和OpenThread Co-Processor

在進(jìn)行本教程之前，建議先完成OpenThread Simulation codelab并閱讀OpenThread Co-Processor Designs，以便熟悉基本的Thread概念和OpenThread Co-Processor架構(gòu)，對(duì)RCP和NCP兩種設(shè)備有一個(gè)簡(jiǎn)單了解。

• Linux主機(jī)

Linux主機(jī)（Ubuntu v20.04 LTS或更高版本）充當(dāng)構(gòu)建機(jī)器，用于設(shè)置Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境并燒錄所有Thread開(kāi)發(fā)板。為了完成這些任務(wù)，Linux主機(jī)需要兩個(gè)可用的USB端口和互聯(lián)網(wǎng)連接。

• Telink B91開(kāi)發(fā)套件

本教程需要2塊B91開(kāi)發(fā)板。下面的圖片展示了一個(gè)套件中所需的最少組件。

本教程將使用一塊B91開(kāi)發(fā)板作為RCP（無(wú)線電協(xié)處理器），使用另一個(gè)B91開(kāi)發(fā)板作為NCP（網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器）。如果您尚未擁有這塊開(kāi)發(fā)板，您可以從Telink官方網(wǎng)站獲取有關(guān)B91開(kāi)發(fā)套件的更多詳細(xì)信息。需要用到的部分組件如下表所示：

• 安裝有Raspbian操作系統(tǒng)鏡像的樹(shù)莓派3B+或更高版本

在本教程中，需要使用帶有Raspbian Bullseye Lite OS image 或Raspbian Bullseye with Desktop的樹(shù)莓派3B+或更高版本。它通過(guò)以太網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)，并將配置為OpenThread邊界路由器（OTBR）的主機(jī)。

• 網(wǎng)絡(luò)連接

本教程需要一個(gè)已連接互聯(lián)網(wǎng)的交換機(jī)（或路由器）和若干條以太網(wǎng)電纜。它們用于將Raspberry Pi與Linux主機(jī)連接起來(lái)，便于用戶(hù)通過(guò)主機(jī)對(duì)Raspberry Pi進(jìn)行配置。

• LinuxBDT

Telink 燒錄和調(diào)試工具 (BDT)適用于所有Telink芯片系列，可用于擦除和燒錄OpenThread固件到Telink B91開(kāi)發(fā)套件上。在您的Linux主機(jī)上安裝基于X86架構(gòu)的LinuxBDT。

• 其他

• Git，用于設(shè)置Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境。

• West，用于管理Zephyr項(xiàng)目并構(gòu)建OpenThread二進(jìn)制文件。

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固件設(shè)置

• Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置

在Linux主機(jī)上打開(kāi)命令行，執(zhí)行以下命令，以確保您的APT軟件包管理器是最新的。

$sudoaptupdate
$sudoaptupgrade

完成后，繼續(xù)執(zhí)行以下步驟。

1、安裝依賴(lài)項(xiàng)。

$wgethttps://apt.kitware.com/kitware-archive.sh
$sudobashkitware-archive.sh
$sudoaptinstall--no-install-recommendsgitcmakeninja-buildgperf
ccachedfu-utildevice-tree-compiler
python3-devpython3-pippython3-setuptoolspython3-tkpython3-wheelxz-utilsfile
makegccgcc-multilibg++-multiliblibsdl2-dev

Zephyr目前需要主要依賴(lài)項(xiàng)的最低版本，例如 CMake (3.20.0)、Python3 (3.6)、Devicetree 編譯器 (1.4.6)。

$cmake--version
$python3--version
$dtc--version

在執(zhí)行后續(xù)步驟之前，驗(yàn)證系統(tǒng)上安裝的版本。如果版本不對(duì)，將 APT 鏡像切換到穩(wěn)定且最新的鏡像，或手動(dòng)更新這些依賴(lài)項(xiàng)。

2、安裝west。

$pip3install--user-Uwest
$echo'exportPATH=~/.local/bin:"$PATH"'>>~/.bashrc
$source~/.bashrc

確保~/.local/bin包含在$PATH環(huán)境變量中。

3、獲取Zephyr項(xiàng)目的源碼。

$westinit~/zephyrproject
$cd~/zephyrproject
$westupdate
$westblobsfetchhal_telink
$westzephyr-export

在中國(guó)大陸，使用west init ~/zephyrproject和west update獲取 Zephyr 源代碼，通常需要花費(fèi)額外的時(shí)間。此外，某些項(xiàng)目可能無(wú)法從國(guó)外服務(wù)器更新，尋找其他方法來(lái)下載最新的源代碼。

4、為 Zephyr 安裝額外的 Python 依賴(lài)項(xiàng)。

$pip3install--user-r~/zephyrproject/zephyr/scripts/requirements.txt

5、設(shè)置 Zephyr 工具鏈。下載 Zephyr 工具鏈（大約 1~2 GB）到本地目錄中，以允許您燒錄固件到開(kāi)發(fā)板。在中國(guó)大陸境內(nèi)，該步驟可能需要花費(fèi)額外時(shí)間。

$wgethttps://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.16.1/zephyr-sdk-0.16.1_linux-x86_64.tar.xz
$wget-O-https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.16.1/sha256.sum|shasum--check--ignore-missing

下載Zephyr SDK并將其放置在推薦路徑中，如下所示。

$HOME/zephyr-sdk[-x.y.z]
$HOME/.local/zephyr-sdk[-x.y.z]
$HOME/.local/opt/zephyr-sdk[-x.y.z]
$HOME/bin/zephyr-sdk[-x.y.z]
/opt/zephyr-sdk[-x.y.z]
/usr/zephyr-sdk[-x.y.z]
/usr/local/zephyr-sdk[-x.y.z]

其中 [-x.y.z] 可以是任何文本的可選項(xiàng)，例如 -0.13.2。SDK安裝后不能移動(dòng)該目錄。接著安裝Zephyr工具鏈。

$tarxvfzephyr-sdk-0.16.1_linux-x86_64.tar.xz
$cdzephyr-sdk-0.16.1
$./setup.sh-triscv64-zephyr-elf-h-c

6、構(gòu)建Hello World示例。使用Hello World示例驗(yàn)證官方Zephyr項(xiàng)目配置是否正確，然后再繼續(xù)設(shè)置自定義項(xiàng)目。

$cd~/zephyrproject/zephyr
$westbuild-pauto-btlsr9518adk80dsamples/hello_world

使用west build命令從Zephyr存儲(chǔ)庫(kù)的根目錄構(gòu)建hello_world示例。您可以在build/zephyr目錄下找到名為zephyr.bin的固件。

7、將Zephyr環(huán)境腳本添加到~/.bashrc。在bash中執(zhí)行一下命令。

$echo"source~/zephyrproject/zephyr/zephyr-env.sh">>~/.bashrc
$source~/.bashrc

8、添加Telink Zephyr遠(yuǎn)程庫(kù)。下載Telink repo到本地作為開(kāi)發(fā)分支并更新該分支。

$cd~/zephyrproject/zephyr
$gitremoteaddtelink-semihttps://github.com/telink-semi/zephyr
$gitfetchtelinkdevelop
$gitcheckoutdevelop
$cd..
$westupdate
$westblobsfetchhal_telink

更多信息參考Zephyr Doc – Getting Started Guide：https://docs.zephyrproject.org/latest/getting_started/index.html

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固件編譯

本教程中將構(gòu)建兩種固件：

• ot-ncp-ftd

• ot-rcp

編譯方法如下：

1、無(wú)線電協(xié)處理器（ot-rcp）

$cd~/zephyrproject
$rm-rfbuild_ot_coprocessor
$westbuild-btlsr9518adk80d-dbuild_ot_coprocessorzephyr/samples/net/openthread/coprocessor---DDTC_OVERLAY_FILE="usb.overlay"-DOVERLAY_CONFIG=overlay-rcp-usb-telink.conf

2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器（ot-ncp-ftd）

打開(kāi)位于 zephyr/samples/net/openthread/coprocessor/overlay-rcp-usb-telink.conf 文件，按如下示范進(jìn)行修改。

#TelinkRCPUSB-CDC-ACM

CONFIG_OPENTHREAD_COPROCESSOR_NCP=y
CONFIG_OPENTHREAD_COPROCESSOR_RCP=n
...
CONFIG_USB_DEVICE_PRODUCT="OpenThreadCoProcessorNCP"

完成后打開(kāi)位于 zephyr/samples/net/openthread/coprocessor/boards/tlsr9518adk80d.conf 文件，按如下示范進(jìn)行修改。

CONFIG_OPENTHREAD_NUM_MESSAGE_BUFFERS=256

然后執(zhí)行以下命令編譯 ot-ncp-ftd 固件。

$cd~/zephyrproject
$rm-rfbuild_ot_ncp_ftd
$westbuild-btlsr9518adk80d-dbuild_ot_ncp_ftdzephyr/samples/net/openthread/coprocessor---DDTC_OVERLAY_FILE="usb.overlay"-DOVERLAY_CONFIG=overlay-rcp-usb-telink.conf

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小結(jié)

您現(xiàn)在已經(jīng)了解了下述內(nèi)容：

• 如何搭建并使用Telink Zephyr開(kāi)發(fā)環(huán)境。

• 如何構(gòu)建ot-ncp-ftd和ot-rcp兩種二進(jìn)制文件。

在下一篇文章中，您可以使用這兩種固件分別與樹(shù)莓派協(xié)同工作，創(chuàng)建和管理Thread網(wǎng)絡(luò)。

關(guān) 于 泰 凌

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