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RT-Thread发布SAL套接字抽象层带来全新物联网软件开发模式

2018-09-07 01:57

  物联网设备,因为要连接网络和应用的多样化,导致软件的开发难度和复杂度大幅地增加,开发方式也会与之前的嵌入式设备大不一样。

  当前主流的软件开发模式是怎么样的呢?我们以一个典型的MCU+WiFi/NB-IoT SoC架构的IoT设备开发为例(图示一),开发人员需要针对特定的无线SoC/模块,开发MCU TCP/IP协议层以上的应用,包括MQTT、HTTP、Web Socket、业务类应用等等。

  一旦用户更换了无线芯片或模块,因为网络协议、编程接口等的不统一,上层应用都需要做大幅的改动甚至要重头来过。

  而如果采用了RT-Thread操作系统的SAL抽象层(图示二),开发者则无须考虑系统采用的是哪种无线方式、哪种无线芯片、甚至哪种模块,哪种接口,只需调用上层的API接口,即可实现一次开发,跨平台使用。

  以上可见,RT-Thread此次发布的SAL可谓对IoT产业意义重大,真正实现了系统(MCU+无线芯片/模块)层面的跨平台软件开发及兼容,暨ACS(Application Cross System),后期的应用扩展也会变得易如反掌。

  SAL,即Socket abstraction layer的缩写,意为套接字抽象层,处于网络硬件层与应用层之间。 其前身是 RT-Thread 的 DFS_NET 组件,由于其对 lwIP 有一定的依赖,存在局限性,RT-Thread对其进行了近乎重构的再造。

  SAL 的孕育而出,使得 RT-Thread 可以无缝接入各式各样的网络芯片或模块(例如: W5500/CH395 这类自带协议栈的以太网芯片,带 AT指令的 WiFi 模块、GPRS 模块、NB-IoT 模块等等),极大地提升了RT-Thread 在 IoT 领域对于不同网络硬件的兼容性。其主要特性如下(图示三):

  应用层 :应用层在做网络开发时,可以直接使用 SAL 提供的 BSD Socket API 接口。接口层的统一抽象,使 得我们的开发者也可以快速应用 RT-Thread 提供的众多支持 BSD Socket 接口的 IoT 软件包。让我们的用户 在网络编程方面极大的提升了软件的可重用性。

  SAL 实现层:该层位于 SAL 的底部,针对不同的模块、芯片或协议栈,完成与 SAL 框架的对接实现。接入完成后,应用层几乎不需要关心真正的网络接入方式,降低了应用层与底层的耦合。

  在使用这些 AT 模块做网络开发时,不可避免地会在我们的应用代码中耦合很多与模块相关的 AT 通信代码。这样也会导致,以前使用标准的 BSD Socket 开发过的组件没法被重用过来。

  有了SAL,只需要我们针对AT 模块的指令方式,实现 SAL的对接接口(RT-Thread已经提供了常用模块的实现,例如,乐鑫的 ESP8266,移远的 M26),上层应用即可愉快地进行Socket编程了。

  这里稍微提一下,RT-Thread 的 AT 组件已具有上述功能,很快将会发布,敬请期待……

  随着像 W5500/CH395 这类网络芯片的越来越普及,我们的 MCU 也就不需要跑网络协议栈了,极大地降低了MCU的资源占用情况。可是跟AT模块也有同样的问题,怎么样才能保证应用层依然很简单地使用标准Socket进行编程?这个问题就交给SAL去解决吧。

  在一些特殊领域,可能lwIP并不能够满足我们的用户要求。更换 TCP/IP 协议栈就不可避免。正是因为有了 SAL 框 架,新的协议栈,只需要与其对接完毕,上层应用即可放心使用,以前的代码照样也可以被拿来重用。

  Socket CAN 作为Linux上CAN编程的一种方式,它简易易用,编程顺手。很多用户也想在 RT-Thread 上实现 Socket CAN 编程,这个时候就需要 SAL 上场了。只需要我们在底层使用 RT-Thread CAN 设备实现 SAL框架对应的接口即可。