《嵌入式系统 – 玩转ART-Pi开发板(基于RT-Thread系统)》第7章 环境监测系统（二）

本文主要是介绍《嵌入式系统 – 玩转ART-Pi开发板(基于RT-Thread系统)》第7章 环境监测系统（二），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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《嵌入操作系统 – 玩转ART-Pi开发板》第7章 环境监测系统（一）

7.3联网【WiFi】

ART-Pi有两种联网方式，一个是板载的WiFi模块AP6212，这个模块自带蓝牙；另一个是工业扩展板的网口，使用的芯片是LAN8720A，我没有扩展板，这里就只讲解如何使用WiFi联网。这里先看看WiFi的电路。

图11 AP6212芯片

图12 WiFi和BT接口

从上图可以看出WiFi和BT使用的是二合一芯片AP6212，WiFi的接口是SDIO，BT使用的是串口，还是很简单的。

接下来就是针对WiFi进行简单的配置。

7.3.1 WiFi配置

首先是配置WiFi底层驱动。

图13添加WiFi驱动

然后是添加WiFi库。

图14添加WiFi库

接下来的配置是为了优化WiFi而配置的。

优化配置一：添加easyflash库

默认情况下，连接WiFi后，重启板子后需要重新连接WiFi，可以将WiFi的信息记录在flash中，重新后再次连接即可，这里就需要添加easyflash包。

图15添加Easyflash库

优化配置二：BT配网
我们在首次使用开发板连接WiFi，需要命令来连接，这就需要PC有串口驱动和终端助手，还是比较麻烦，接下来的方式是通过板载的BT软件，通过智能手机将WiFi信息传给板子，这样只需给板子上电就可以连接WiFi了，但这需要额外的手机APP或者微信小程序等，官方提供了相应的小程序，这里直接用就可以了。BT配网配置比较多。

首先需要使能BT协议栈。

图16添加BT协议栈

BT使用的是串口3因此需要打开串口3。

图17添加UART3

还需要JSON库、RTC和文件系统。

图18添加JSON库

图19添加文件系统

图20添加软件RTC

好了，关于WiFi的配置差不多了，接下来就是实现WiFi连网、断电重连、BT联网。

7.3.2 WiFi代码实现

首先增加一个模块文件夹，用于配置BT和WiFi，具体内容请看源码。

图21添加modules文件夹

【bt_module.c】

#include <rtthread.h>
#include <fal.h>
#include <rt_ota.h>
#include <wifi_module.h>#define DBG_TAG "bt"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>#define BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME "bt_image"
static const struct fal_partition *bt_partition = RT_NULL;extern void bt_stack_port_main(void);void bluetooth_thread(void *param)
{bt_stack_port_main();
}int bluetooth_firmware_check(void)
{bt_partition = fal_partition_find(BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);if (bt_partition == NULL){LOG_E("%s partition is not exist, please check your configuration!", BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);return -1;}else{ //try to update the bt_imageint result = 0;/* verify OTA download partition */if (rt_ota_init() >= 0 && rt_ota_part_fw_verify(fal_partition_find(RT_OTA_DL_PART_NAME)) >= 0){/* do upgrade when check upgrade OK */if (rt_ota_check_upgrade() && (result = rt_ota_upgrade()) < 0){log_e("OTA upgrade failed!");//TODO upgrade to safe image?}/* when upgrade success, erase download partition firmware.* The purpose is to prevent other programs from using.*/if (result >= 0){fal_partition_erase(fal_partition_find(RT_OTA_DL_PART_NAME), 0, 4096);}}}//check firmware validityif (rt_ota_part_fw_verify(bt_partition) < 0){LOG_E("BT image was NOT found on %s partition!", BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);return -1;}return 0;
}int bluetooth_init(void)
{rt_device_t wifi = NULL, bt_firmware = NULL;//wait for wifi is readywhile (wifi == NULL){wifi = rt_device_find(WIFI_DEVICE_NAME);rt_thread_mdelay(500);}LOG_D("bluetooth start init");//wait for firmware is readyif (bluetooth_firmware_check() < 0){return -1;}//create bt device fsbt_firmware = fal_char_device_create(BT_FIRMWARE_PARTITION_NAME);if (bt_firmware == NULL){LOG_E("bt firmware device create failed");return -1;}rt_thread_t tid = rt_thread_create("bt_thread", bluetooth_thread, NULL, 1024, 15, 5);if (tid){rt_thread_startup(tid);return 0;}else{LOG_E("bluetooth thread create failed");return -1;}
}

bt_module.c添加的是BT初始化的内容。

【bt_module.h】

#ifndef __BTMODULE_H
#define __BTMODULE_Hint bluetooth_init(void);#endif  /*__BLUETOOTH_H*/

【wifi_module.c】

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <cJSON.h>
#include <wlan_mgnt.h>
#include <netdev_ipaddr.h>
#include <netdev.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#include <wifi_module.h>#define DBG_TAG "wifi"
#define DBG_LVL DBG_LOG
#include <rtdbg.h>#define MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN 50
#define BT_SEND_TIMES 1
#define BT_SEND_FAIL_RETRY 3extern int bt_stack_blufi_send(uint8_t *string, uint32_t length);
extern int adb_socket_init(void);char wifi_status_str[100];struct _wifi
{char ssid[MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN];char passwd[MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN];
} wifi;#ifdef RT_WLAN_AUTO_CONNECT_ENABLE#include <wlan_mgnt.h>
#include <wlan_cfg.h>
#include <wlan_prot.h>
#include <easyflash.h>
#include <fal.h>static int read_cfg(void *buff, int len)
{size_t saved_len;ef_get_env_blob("wlan_cfg_info", buff, len, &saved_len);if (saved_len == 0){return 0;}return len;
}static int get_len(void)
{int len;size_t saved_len;ef_get_env_blob("wlan_cfg_len", &len, sizeof(len), &saved_len);if (saved_len == 0){return 0;}return len;
}static int write_cfg(void *buff, int len)
{/* set and store the wlan config lengths to Env */ef_set_env_blob("wlan_cfg_len", &len, sizeof(len));/* set and store the wlan config information to Env */ef_set_env_blob("wlan_cfg_info", buff, len);return len;
}static const struct rt_wlan_cfg_ops ops =
{read_cfg,get_len,write_cfg
};void wlan_autoconnect_init(void)
{fal_init();easyflash_init();rt_wlan_cfg_set_ops(&ops);rt_wlan_cfg_cache_refresh();/* enable auto reconnect on WLAN device */rt_wlan_config_autoreconnect(RT_TRUE);
}
#endifint wifi_connect(char *conn_str)
{cJSON *conn = cJSON_Parse(conn_str);if (conn){cJSON *ssid = cJSON_GetObjectItem(conn, "ssid");cJSON *passwd = cJSON_GetObjectItem(conn, "passwd");rt_memset(wifi.ssid,0,sizeof(wifi.ssid));rt_memset(wifi.passwd,0,sizeof(wifi.passwd));if (ssid && passwd){if (rt_strlen(ssid->valuestring) > MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN ||rt_strlen(passwd->valuestring) > MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN){LOG_E("invalid ssid or passwd length,max %d", MAX_SSID_PASSWD_STR_LEN);}else{rt_memcpy(wifi.ssid, ssid->valuestring, rt_strlen(ssid->valuestring));rt_memcpy(wifi.passwd, passwd->valuestring, rt_strlen(passwd->valuestring));return rt_wlan_connect(wifi.ssid, wifi.passwd);}}else{LOG_E("cannot find ssid or password.");}cJSON_Delete(conn);}else{LOG_E("invalid wifi connection string.");}return -1;
}int wifi_is_ready(void)
{return rt_wlan_is_ready();
}char *wifi_get_ip(void)
{struct netdev *dev = netdev_get_by_name(WIFI_DEVICE_NAME);if (dev){return inet_ntoa(dev->ip_addr);}else{return NULL;}
}char *wifi_status_get(void)
{rt_memset(wifi_status_str, 0, sizeof(wifi_status_str));uint8_t wifi_status = wifi_is_ready();char *wifi_ip = wifi_get_ip();rt_sprintf(wifi_status_str, "{wifi:'%s', url:'%s'}", wifi_status ? "on" : "off", wifi_ip);return wifi_status_str;
}static void wifi_ready_handler(int event, struct rt_wlan_buff *buff, void *parameter)
{int cnt = BT_SEND_TIMES;//wifi status sendrt_memset(wifi_status_str, 0, sizeof(wifi_status_str));while (cnt--){char *wifi_status = wifi_status_get();int retry_cnt = BT_SEND_FAIL_RETRY;while (bt_stack_blufi_send((uint8_t *)wifi_status, rt_strlen(wifi_status)) < 0){if (retry_cnt == 0)break;retry_cnt--;rt_thread_mdelay(1000);}rt_thread_mdelay(5000);}
}int wifi_init(void)
{rt_memset(&wifi, 0, sizeof(wifi));rt_wlan_register_event_handler(RT_WLAN_EVT_READY, wifi_ready_handler, NULL);return 0;
}

wifi_module.c添加了WiFi接收BT信息的初始化和自动连接初始化的内容。

【wifi_module.h】

#ifndef __WIFI_MODULE_H__
#define __WIFI_MODULE_H__#define WIFI_DEVICE_NAME "w0"#ifdef RT_WLAN_AUTO_CONNECT_ENABLE
void wlan_autoconnect_init(void);
#endifint wifi_init(void);
int wifi_is_ready(void);
char *wifi_get_ip(void);
int wifi_connect(char *conn_str);
char *wifi_status_get(void);#endif /*__WIFIMODULE_H*/

最后，在main.c中初始化即可。

//wifi init
wifi_init();//bt init
bluetooth_init();/* init Wi-Fi auto connect feature */
wlan_autoconnect_init();

另外btstack-v0.0.1工具包修改了内容比较多，我这里就不在一一列出，主要要有bt的前缀名，设备路径，BT复位引脚。具体修改内容请参看完整代码。

【关键问题】

1.未定义bt_stack_blufi_send

这个问题很好解决，主要是bt_stack_blufi_send函数是一个静态函数，外部文件访问不到，去掉“static”即可。

2.程序崩溃

如果没有使能文件系统则会出现以下错误：

7.3.3 WiFi联网测试

一切完成后，编译，下载，打开终端。

   ___  ______  _____         ______  _   ______  _____  _____  _____ / _ \ | ___ \|_   _|        | ___ \(_)  | ___ \/  _  \/  _  \|_   _|/ /_\ \| |_/ /  | |   ______ | |_/ / _   | |_/ /| | | || | | |  | |  |  _  ||    /   | |  |______||  __/ | |  | ___ \| | | || | | |  | |  | | | || |\ \   | |          | |    | |  | |_/ /\ \_/ /\ \_/ /  | |  \_| |_/\_| \_|  \_/          \_|    |_|  \____/  \___/  \___/   \_/  Powered by RT-Thread.\ | /
- RT -     Thread Operating System/ | \     4.0.3 build Apr 14 20212006 - 2020 Copyright by rt-thread team
lwIP-2.0.2 initialized!
[I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
[I/SFUD] Find a Winbond flash chip. Size is 16777216 bytes.
[I/SFUD] norflash0 flash device is initialize success.
[I/SFUD] Probe SPI flash norflash0 by SPI device spi10 success.
[D/FAL] (fal_flash_init:63) Flash device |                norflash0 | addr: 0x00000000 | len: 0x01000000 | blk_size: 0x00001000 |initialized finish.
[I/FAL] ==================== FAL partition table ====================
[I/FAL] | name       | flash_dev |   offset   |    length  |
[I/FAL] -------------------------------------------------------------
[I/FAL] | wifi_image | norflash0 | 0x00000000 | 0x00080000 |
[I/FAL] | bt_image   | norflash0 | 0x00080000 | 0x00080000 |
[I/FAL] | download   | norflash0 | 0x00100000 | 0x00200000 |
[I/FAL] | easyflash  | norflash0 | 0x00300000 | 0x00100000 |
[I/FAL] | filesystem | norflash0 | 0x00400000 | 0x00c00000 |
[I/FAL] =============================================================
[I/FAL] RT-Thread Flash Abstraction Layer (V0.5.0) initialize success.
[Flash] (../packages/EasyFlash-v4.1.0/src/ef_env.c:1818) ENV start address is 0x00000000, size is 8192 bytes.
[Flash] EasyFlash V4.1.0 is initialize success.
[Flash] You can get the latest version on https://github.com/armink/EasyFlash .
[I/OTA] RT-Thread OTA package(V0.2.3) initialize success.
[I/OTA] Verify 'wifi_image' partition(fw ver: 1.0, timestamp: 1592464902) success.
msh />[I/WWD] wifi initialize done. wiced version 3.3.1
[I/WLAN.dev] wlan init success
[I/WLAN.lwip] eth device init ok name:w0

接下俩进行联网操作，可通过BT进行联网操作，关于BT联网操作参考笔者博文：

ART-Pi联网

这里通过wifi命令来联网。

先对周围的无线网络进行扫描，如果你知道Wii信息可以跳过该步骤：

wifi scan

连接网络：

wifi join ssid passwd

联网成功后会显示IP，接下来可以使用下WiFi相关的的其他命令。

查看WiFi的IP信息 ：

ifconfig

有WiFi信息不代表联网成功，接下来ping下IP。

ping ip/域名

最后再来测试下重启时候回重新联网，使用reboot命令：

可以看到重新联网成功。

7.3.4 WiFi联网总结

WiFi联网涉及的东西很多，主要有三块，WiFi的驱动与配置，BT的驱动与配置，另外还有flash的驱动与配置，后面两部分是对WiFi联网的优化。简单总结下本文所述的配网流程。

图22 WiFi联网

WiFi联网整体流程还是比较简单的，给开发板上电后，首次联网可使用BT和CMD联网，连网后悔保存WiFi信息，再次使用设备时，系统会自动连接flash中的WiFi信息，如果连接成功则结束，如果存储的WiFi失效，可重新使用BT或者CMD联网。当然啦，这里一个可以优化的地方，就是当存储的WiFi失效后，只有通过终端才能看到来联网失败，这里可以通过LED/蜂鸣器/语音等设备提示联网失败，提醒用户重新配网。

关于WiFi的底层驱动已经封装了，这部分内容也很多，主要是协议栈内容多，但是大体的流程和其他驱动一样的。

首先是硬件初始化：

int rt_hw_wlan_init(void)
{if (init_flag == 1){return RT_EOK;}rt_thread_t tid = RT_NULL;tid = rt_thread_create("wifi_init", wifi_init_thread_entry, RT_NULL, WIFI_INIT_THREAD_STACK_SIZE, WIFI_INIT_THREAD_PRIORITY, 20);if (tid){rt_thread_startup(tid);}else{LOG_E("Create wifi initialization thread fail!");return -RT_ERROR;}return RT_EOK;
}
INIT_APP_EXPORT(rt_hw_wlan_init);

硬件初始化后，就是设备注册：

rt_err_t rt_wlan_dev_register(struct rt_wlan_device *wlan, const char *name, const struct rt_wlan_dev_ops *ops, rt_uint32_t flag, void *user_data)
{rt_err_t err = RT_EOK;if ((wlan == RT_NULL) || (name == RT_NULL) || (ops == RT_NULL) ||(flag & RT_WLAN_FLAG_STA_ONLY && flag & RT_WLAN_FLAG_AP_ONLY)){LOG_E("F:%s L:%d parameter Wrongful", __FUNCTION__, __LINE__);return RT_NULL;}rt_memset(wlan, 0, sizeof(struct rt_wlan_device));#ifdef RT_USING_DEVICE_OPSwlan->device.ops = &wlan_ops;
#elsewlan->device.init       = _rt_wlan_dev_init;wlan->device.open       = RT_NULL;wlan->device.close      = RT_NULL;wlan->device.read       = RT_NULL;wlan->device.write      = RT_NULL;wlan->device.control    = _rt_wlan_dev_control;
#endifwlan->device.user_data  = RT_NULL;wlan->device.type = RT_Device_Class_NetIf;wlan->ops = ops;wlan->user_data  = user_data;wlan->flags = flag;err = rt_device_register(&wlan->device, name, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);LOG_D("F:%s L:%d run", __FUNCTION__, __LINE__);return err;
}

后面就是进行WIFI 的连接断开，扫描等操作，如果加上优化配置的部分，还需要进行flash的读写配置，BT的配置。

关于WiFi的更多信息，请参看官方手册：

WiFi

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