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flamebox/esp32-aliyun

 
 

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esp32-aliyun

1. 阿里云物联网套件简介

阿里云物联网套件包括以下部分:

  • IoT Hub
    为设备和物联网应用程序提供发布和接收消息的安全通道。 详情请参考 IoT Hub
  • 安全认证&权限策略
  • 规则引擎
  • 设备影子

esp32-aliyun 移植下载:

esp32-aliyun 在阿里云 iotkit-embedded -> RELEASED_V2_01_20171010 版本上进行移植开发,目前支持 MQTT, OTA. 开发者可以通过以下命令进行下载。

git clone --recursive https://github.com/espressif/esp32-aliyun.git  
git submodule update --init --recursive

2. framework

esp32-aliyun
├── build                                   //存放编译后生成的文件
├── esp-idf                                 //esp-idf
├── components                              //核心移植组件
│   └── esp32-aliyun                        //esp32-aliyun submodule
│       ├── component.mk                    //makefile 文件
│       ├── iotkit-embedded                 //阿里物联网套件
│       ├── platform                        //ESP32 适配平台,HAL 接口实现
│       │   ├── os
│       │   │   ├── esp32                
│       │   │   │   ├── HAL_OS_esp32.c      //ESP32平台相关
│       │   │   │   └── HAL_TCP_esp32.c     //tcp 相关
│       │   │   └── include                 //所有被提供的函数的声明
│       │   │       ├── iot_export.h
│       │   │       └── iot_import.h
│       │   └── ssl
│       │       └── mbedtls                 
│       │           └── HAL_TLS_mbedtls.c   //TLS实现
│       └── README.md
├── main                                    //demo main 文件夹     
│   ├── component.mk
│   ├── Kconfig.projbuild                   //menuconfig 用户配置文件
│   └── mqtt-example.c                      //入口文件
├── Makefile                                //编译入口 makefile
├── set_env.sh                              //一键搭建编译环境脚本(linux)
└── README.md

在用户进行开发时:
所有和 iotkit-embedded 中相关的功能函数均只需要调用 iot_export.hiot_import.h两个头文件,无须关心其他头文件;
所有和 esp-idf 相关的功能函数需要参考 esp-idf 具体实现。

3. 硬件平台

4. 编译环境搭建( ubuntu 16.04)

  • 如果是在 ubuntu x64 下进行开发,则只需要在 PC 有网络连接时运行 set_env.sh 脚本一键完成编译环境的搭建。

  • 本 Demo 适配于 esp-idf, 如果已经在开发环境下对 esp-idf 进行过配置,则无须运行 set_env.sh 脚本。

  • 如果是在其他平台下进行开发,具体请参考 Get Started.

5. 配置

5.1 编译配置项说明

  • demo 选择:
    运行 make menuconfig -> choose demo -> 勾选所需编译运行的 demo 即可;

  • 编辑连接配置项
    打开 Makefile, 可以看到以下几条选择功能,默认全部打开,无须进行更改,如果需要更改或取消相关功能,对相应项可进行改动。

      CFLAGS += -D IOTX_DEBUG
      CFLAGS += -D MQTT_DIRECT
      CFLAGS += -D MQTT_COMM_ENABLED
      CFLAGS += -D OTA_SIGNAL_CHANNEL=1
      CFLAGS += -D COAP_DTLS_SUPPORT
    
配置选项 含义
IOTX_DEBUG 指定编译 SDK 的版本类型, 支持 debug, release
MQTT_DIRECT 是否用 MQTT 直连模式代替 HTTPS 三方认证模式做设备认证
MQTT_COMM_ENABLED 是否使能 MQTT 通道功能的总开关
OTA_SIGNAL_CHANNEL 可以选择 MQTT 或 COAP 作为 OTA 的通道
COAP_DTLS_SUPPORT 在使用 COAP 时是否关闭 DTLS

5.2 ESP32 Wi-Fi 联网配置

运行 make menuconfig -> Demo Configuration -> 输入热点的 Wi-Fi SSID & Wi-Fi Password

5.3 阿里云物联网套件控制台中创建设备

  • 在制台中创建设备

登录IoT 控制台, 创建产品及在产品下创建设备和 Topic 类, 具体步骤如下:

  • 创建产品, 可得 ProductKey, ProductSecret (华东2站点无ProductSecret)
  • 在产品下创建设备, 可得 DeviceName, DeviceSecret
  • 定义 Topic: $(PRODUCT_KEY)/$(DEVICE_NAME)/data, 并设置权限为: 设备具有发布与订阅 (此步骤非常重要)

注意: 请根据所选站点 (华东 2, 杭州) 创建相应的产品与设备.

具体请参考控制台使用手册文档中的创建产品, 添加设备以及获取设备 Topic部分.

  • 填充设备参数

main/main.c程序文件中的设备参数替换为您在控制台申请到的设备参数.

    // TODO: 在以下段落替换下列宏定义为你在IoT控制台申请到的设备信息
    #define PRODUCT_KEY             "*******************"
    #define DEVICE_NAME             "*******************"
    #define DEVICE_SECRET           "*******************"

5.4 阿里云物联网套件控制台中设置 OTA 固件升级

提供的 OTA 为通过 MQTT 连接进行升级,工作的流程如下:

由于 OTA 默认是未开启功能的,所以需要在 IoT 控制台进行开启和新建固件等一系列相关操作:

6. 编译运行

6.1 mqtt-example

  • 返回顶层目录

  • 执行 make menuconfig 指令,选择相应 demo 和 烧写串口

  • 执行 make 指令, 编译 esp32-aliyun, 命令如下

      make flash monitor
    

编译成功后, 开始进行烧写。
样例程序的基本逻辑流程为:

  1. ESP32 联网
  2. 创建一个MQTT客户端
  3. 订阅主题 $(PRODUCT_KEY)/$(DEVICE_NAME)/data
  4. 循环向该主题发布消息

运行后打印输出:

esp@esp:~/workspace/esp32-aliyun$ make flash monitor
Flashing binaries to serial port /dev/ttyUSB0 (app at offset 0x10000)...
esptool.py v2.1
Connecting.....
Chip is ESP32D0WDQ6 (revision 0)

...

MONITOR
 
...

I (393) MQTT: Connecting to AP...
I (2623) wifi: n:11 0, o:11 0, ap:255 255, sta:11 0, prof:1
I (2623) wifi: state: init -> auth (b0)
I (2633) wifi: state: auth -> assoc (0)
I (2643) wifi: state: assoc -> run (10)
I (2673) wifi: connected with wwwtest, channel 11
I (3673) event: ip: 192.168.43.156, mask: 255.255.255.0, gw: 192.168.43.1
I (3673) MQTT: Connected.
I (3673) MQTT: MQTT client example begin

...

[inf] iotx_mc_init(1948): MQTT init success!
[inf] _ssl_client_init(164): Loading the CA root certificate ...
cert. version     : 3
serial number     : 04:00:00:00:00:01:15:4B:5A:C3:94
issuer name       : C=BE, O=GlobalSign nv-sa, OU=Root CA, CN=GlobalSign Root CA
subject name      : C=BE, O=GlobalSign nv-sa, OU=Root CA, CN=GlobalSign Root CA
issued  on        : 1998-09-01 12:00:00
expires on        : 2028-01-28 12:00:00
signed using      : RSA with SHA1
RSA key size      : 2048 bits
basic constraints : CA=true
key usage         : Key Cert Sign, CRL Sign
[inf] _ssl_parse_crt(132): crt content:451
[inf] _ssl_client_init(172):  ok (0 skipped)
[inf] TLSConnectNetwork(337): Connecting to /public.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com/1883...
[inf] TLSConnectNetwork(342):  ok
[inf] TLSConnectNetwork(347):   . Setting up the SSL/TLS structure...
[inf] TLSConnectNetwork(357):  ok
[inf] TLSConnectNetwork(392): Performing the SSL/TLS handshake...
[inf] TLSConnectNetwork(400):  ok
[inf] TLSConnectNetwork(404):   . Verifying peer X.509 certificate..
[inf] _real_confirm(81): certificate verification result: 0x00
[dbg] iotx_mc_connect(2263): start MQTT connection with parameters: clientid=9AhUIZuwEiy.esp32_01|securemode=-1,timestamp=2524608000000,signmethod=hmacsha1,gw=0|, username=wiunMmUYWebSJgayWwQx0010bad000, password=b94fdc7929a744ffa1145a18517424e1
[inf] iotx_mc_connect(2283): mqtt connect success!

6.2 ota-mqtt-example

  • 返回顶层目录
  • 执行 make menuconfig 指令,选择烧写串口,对 进行选择,注意一定

  • 执行 make 指令, 编译 ota-mqtt-example, 命令如下

      make erase_flash flash && make monitor   
    

编译成功后, 开始进行烧写。
样例程序的基本逻辑流程为:

1 编译好固件A、固件B
2 固件A烧录到设备中,并运行设备,上报版本号
3 在IoT控制台上添加目标固件B,固件版本号填为version2.0,并推送升级
4 设备端将收到云端推送的URL,并从该URL拉取固件,同时上报状态,并写入设备Flash中
5 设备重启,此时设备运行新固件(即固件B),启动后向云端上报版本号 “version2.0”
6 云端收到版本号 “version2.0”后,方认为OTA完成

运行后打印输出:

  • 则终端会输出建立 MQTT 连接的过程,并且显示等待 OTA 命令:

      [inf] iotx_device_info_init(40): device_info created successfully!
      [dbg] iotx_device_info_set(50): start to set device info!
      [dbg] iotx_device_info_set(64): device_info set successfully!
      ...  
      [inf] iotx_mc_init(1630): MQTT init success!
      [inf] _ssl_client_init(167): Loading the CA root certificate ...
      cert. version     : 3
      serial number     : 04:00:00:00:00:01:15:4B:5A:C3:94
      issuer name       : C=BE, O=GlobalSign nv-sa, OU=Root CA, CN=GlobalSign Root CA
      subject name      : C=BE, O=GlobalSign nv-sa, OU=Root CA, CN=GlobalSign Root CA
      issued  on        : 1998-09-01 12:00:00
      expires on        : 2028-01-28 12:00:00
      signed using      : RSA with SHA1
      RSA key size      : 2048 bits
      basic constraints : CA=true
      key usage         : Key Cert Sign, CRL Sign
      [inf] _ssl_parse_crt(135): crt content:451
      [inf] _ssl_client_init(175):  ok (0 skipped)
      [inf] TLSConnectNetwork(345): Connecting to /9AhUIZuwEiy.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com/1883...
      [inf] TLSConnectNetwork(350):  ok
      [inf] TLSConnectNetwork(355):   . Setting up the SSL/TLS structure...
      [inf] TLSConnectNetwork(365):  ok
      [inf] TLSConnectNetwork(400): Performing the SSL/TLS handshake...
      [inf] TLSConnectNetwork(408):  ok
      [inf] TLSConnectNetwork(412):   . Verifying peer X.509 certificate..
      [inf] _real_confirm(84): certificate verification result: 0x00
      ...
      [inf] iotx_mc_connect(1960): mqtt connect success!
      [inf] iotx_mc_subscribe(1365): mqtt subscribe success,topic = /ota/device/upgrade/9AhUIZuwEiy/esp32_ota!
      mqtt_client|225 :: wait ota upgrade command....
      [dbg] iotx_mc_cycle(1246): SUBACK
      event_handle|065 :: subscribe success, packet-id=1
      [dbg] iotx_mc_cycle(1237): PUBACK
      event_handle|089 :: publish success, packet-id=2
      mqtt_client|225 :: wait ota upgrade command....
      mqtt_client|225 :: wait ota upgrade command....  
    
  • 此时在 IoT 控制台进行验证或者批量烧写操作,则会开始 OTA 过程,终端显示 ESP32 通过 MQTT 从控制台得到的 BIN 文件的 url, 然后开始下载和擦写 flash, 终端输出如下:

    [dbg] iotx_mc_cycle(1254): PUBLISH
    [dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1089): msg.id = | 0 |
    [dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1090): topicName = | /ota/device/upgrade/9AhUIZuwEiy/esp32_ota |
    [dbg] iotx_mc_handle_recv_PUBLISH(1100): delivering msg ...
    [dbg] iotx_mc_deliver_message(859): topic be matched
    [dbg] otamqtt_UpgrageCb(108): topic=/ota/device/upgrade/9AhUIZuwEiy/esp32_ota
    [dbg] otamqtt_UpgrageCb(109): len=1006, topic_msg={"code":"1000","data":{"size":128992,"version":"v2","url":"https://iotx-ota.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/ota/..."} ...
    [wrn] json_parse_name_value(163): Backup last_char since 1006 != 1105
    [wrn] json_parse_name_value(163): Backup last_char since 944 != 984
    [dbg] httpclient_common(783): host: 'iotx-ota.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com', port: 443
    [inf] _ssl_client_init(167): Loading the CA root certificate ...
    ...
    [inf] _ssl_parse_crt(135): crt content:451
    [inf] _ssl_client_init(175):  ok (0 skipped)
    [inf] TLSConnectNetwork(345): Connecting to /iotx-ota.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/443...
    [inf] TLSConnectNetwork(350):  ok
    [inf] TLSConnectNetwork(355):   . Setting up the SSL/TLS structure...
    [inf] TLSConnectNetwork(365):  ok
    [inf] TLSConnectNetwork(400): Performing the SSL/TLS handshake...
    [inf] TLSConnectNetwork(408):  ok
    [inf] TLSConnectNetwork(412):   . Verifying peer X.509 certificate..
    [inf] _real_confirm(84): certificate verification result: 0x00
    [dbg] httpclient_send_header(314): REQUEST (Length: 986 Bytes)
    ...
    [dbg] httpclient_response_parse(668): Read header : x-oss-server-time: 116
    [dbg] httpclient_retrieve_content(425): Current data: 
    [dbg] httpclient_retrieve_content(524): Total-Payload: 128992 Bytes; Read: 0 Bytes
    [inf] httpclient_recv(381): 255 bytes has been read
    [inf] httpclient_recv(381): 255 bytes has been read
    [inf] httpclient_recv(381): 255 bytes has been read

循环擦写直到将 BIN 文件传输完毕,ESP32 进行重启。

    mqtt_client|282 :: The firmware is valid
    I (32261) OTA-MQTT: Prepare to restart system!  

至此,OTA 升级完毕。

注意: 在升级完成后需要向控制台上报新的版本号,否则虽然升级完成但是控制台会显示升级失败。

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