上一篇網文，我們實現ESP8266固件的下載、一鍵配網和云智能APP綁定設備。

Windows下AliOS Things環境搭建及ESP8266 固件下載

隨著物聯網設備的普及，物聯網操作系統也成了廣大開發者熱烈討論的話題之一，很多的組織和廠商都推出了在物聯網節點上的基礎軟件——物聯網操作系統，如國內云服務供應商Alibaba推出的AliOS Things ，Amazon公司的Amazon FreeRTOS，再如開源社區領袖Linux基金會推出的Zephyr，以及在國內知名度很高的RT-Thread等等。

今天我們來對AliOS Things中的示例linkkitapp例程進行一下解析，希望可以為你解惑一二。

系統架構

AliOS Things是什么？

AliOS Things是面向IoT領域的輕量級物聯網嵌入式操作系統。致力于搭建云端一體化IoT基礎設備。具備極致性能，極簡開發、云端一體、豐富組件、安全防護等關鍵能力，并支持終端設備連接到阿里云Link，可廣泛應用在智能家居、智慧城市、新出行等領域。

AliOS Things是阿里巴巴推出的物聯網設備端軟件框架，物聯網設備可以通過AliOS Things設備框架接入阿里云，使用云服務器提供的相關物聯網設備服務。

AliOS Things軟件框架是基于APACHE2.0協議的開源軟件，項目地址為：https://github.com/alibaba/AliOS-Things

AliOS Things軟件架構可以從下到上分為四層，硬件和硬件抽象層、AOS操作系統層、應用框架層和應用層，下層組件為上層業務邏輯的實現提供支撐機制。

從底部到頂部，AliOS Things包括：

板級支持包（BSP）：主要由SoC供應商開發和維護

硬件抽象層（HAL）：比如WiFi和UART

內核：包括Rhino實時操作系統內核、Yloop, VFS, KV 存儲

協議棧：包括TCP/IP協議棧（LwIP），uMesh網絡協議棧

安全：安全傳輸層協議（TLS），可信服務框架（TFS）、可信運行環境（TEE）

AOS API：提供可供應用軟件和中間件使用的API

中間件：包括常見的物聯網組件和阿里巴巴增值服務中間件

示例應用：阿里自主開發的示例代碼，以及通過了完備測試的應用程序（比如Alinkapp）所有的模組都已經被組織成組件，且每個組件都有自己的.mk文件，用于描述它和其它組件間的依賴關系，方便應用開發者按需選用。

我們一般只需要關心示例應用部分，找一個跟自己的需求接近的示例，然后在其上進行更改即可，我們使用的示例就是linkkitapp。

結構框圖

目錄結構

文件夾名稱	內容描述
3rdparty	第三方庫相關功能代碼
app	示例程序相關代碼
board	評估板（如我們使用的ESP8266）
build	編譯框架
include	系統頭文件
kernel	包括Rhino和協議棧
Middleware	阿里巴巴增值和常用的物聯網組件，包括Linkkit，OTA(安全差分升級)，ulog(日志服務)，uData(傳感器框架)，uLocation(定位框架)，WiFi配網 等
Network	包括LwIP 輕量級TCP/IP協議棧，uMesh 自組網協議棧，BLE 低功耗藍牙協議棧，LoRaWAN 協議棧，AT Commands Module 等
osal	AOS API，提供可供應用軟件和中間件使用的API
out	編譯輸出目錄
platform	芯片架構支持的相關文件；該目錄下包含了mcu與arch文件夾；mcu：該目錄主要存放廠商提供的芯片底層軟件庫代碼（如ESP8266庫），主要由SoC供應商開發和維護，以及二進制文件，如系統啟動、驅動、編譯/鏈接腳本等。mcu下的目錄結構按“廠商/芯片系列”進行區分。arch：主要存放硬件體系架構所需要的移植接口實現文件，如任務切換、啟動、開關中斷等，硬件體系架構如arm、xtensa…。
security	包括TLS，TFS， TEE在內的安全組件
utility	IoT通用軟件庫，比如 cjson、libc等

為什么D5(GPIO14)是一鍵配網的引腳？

首先我們看一下，D5引腳在哪里？

官方介紹： WeMos D1 mini pins and diagram

https://escapequotes.net/esp8266-wemos-d1-mini-pins-and-diagram/

D5是WeMos D1 mini模塊的引腳，GPIO14是ESP8266的引腳，兩個標識對應的一個引腳。

那linkkitapp代碼中哪里對應著一鍵配網的代碼呢？

程序入口在app_entry.c中的int application_start(int argc, char ** argv) 函數。

在application_start函數中有這樣一行：

從函數名上看，這是一個注冊事件過濾器的，過濾的目標是按鍵點擊事件，并處理按鍵點擊事件的，“linkkit按鍵處理”回調函數。

該函數的實現如下：

事件值為VALUE_KEY_CLICK將進入awss配網模式；

事件值為VALUE_KEY_LTCLICK將進行awss復位操作。

經過定位排查，我們知道在 key_poll_func(void * arg) 函數中，實現了判斷按鍵（短按、長按、長長按），然后分別向系統發出不同的按鍵事件aos_post_event()。

由上我們知道了AliOS定義的配網按鍵就是GPIO14，也就是mini D1 ESP8266模塊的D5腳。。

詳細請參考：ESP8266配網--key.c之按鍵事件分析
https://www.jianshu.com/p/fab0ea9e9ad3

ESP8266與主單片機之間的關系

STM32-->ESP8266-->阿里云物聯網平臺-->手機等終端

我們使用ESP8266模塊，只是把ESP8266當做一個數據傳輸的媒介，STM32與ESP8266模塊通過串口進行通信。

STM32獲得外部傳感器的狀態，然后通過串口發送狀態至ESP8266模塊。

經ESP8266模塊內部的AliOS Things對數據包進行打包，然后將數據包通過WiFi網絡發送至阿里云物聯網平臺。

由于手機端與阿里云物聯網平臺保持著長連接，所以阿里云物聯網平臺獲得到的傳感器數據能夠及時推送至手機端，進而保持設備端的傳感器數據和手機端的數據保持一致性。

手機等終端-->阿里云物聯網平臺-->ESP8266-->STM32

反過來，通過手機端的云智能APP對設備進行操作，首先會將操作設備的指令推送至阿里云物聯網平臺，阿里云物聯網平臺會及時將指令推送至ESP8266模塊，ESP8266模塊會對收到的指令進行數據轉發，將指令通過串口傳輸給STM32。

由于阿里云物聯網平臺推薦數據格式為ICA標準數據格式（Alink JSON），STM32端需要對接收到的串口信息進行解析，即對接收到的JSON字符串進行解析，然后對解析后的結果進行判斷，根據指令不同進而做不同的動作。

有人可能會說，ESP8266這個單片機性能這么好，不利用它浪費了；

還有人會說對于智能風扇這樣的簡單應用，只需要ESP8266作為主芯片即可，加上外圍電路，多省事多節約成本呀。

的確ESP8266性能很好，只是使用ESP8266的確夠用。那我們為什么還要使用上面這種方式，額外浪費一個STM32單片機呢？

這種方式最大的好處就是，降低物聯網模塊的使用門檻，為什么這么說呢？

上面的通信方式，只需要一個具有串口功能的單片機就可以與ESP8266配合使用，而一般的單片機都有1-2個以上的串口，所以條件很容易就滿足了。

這樣，我們只需要在你原有的設計方案的基礎上，額外占用一個串口，就可以在不改變整體電路設計的基礎上，添加物聯網功能。

而外圍單片機的選擇就很自由了，可以根據功能需要，選擇便宜的或者性能比ESP8266更優的作為主單片機。

另外一點，如果拿ESP8266作為主單片機的話，那么就要對ESP8266有比較深入的了解，這樣無疑增大了難度，當某天需求改變或者ESP8266性能無法滿足的時候，我們更換了ESP8266的芯片，那么整體方案都要改，而且你還要重新熟悉一個新的物聯網芯片，學習成本太高了。

需要解決的問題

ESP8266 有兩個UART：UART0和UART1。

UART0有TX、RX，可以作為系統的打印信息輸出接口和數據收發口。

UART1的RX被Flash占用，只有發送引腳TX(GPIO2,即UART1_TXD)可供使用，所以一般作為打印信息輸出接口（調試用）。

通常情況下，我們使用UART0和外設通訊，而使用UART1作為日志打印端口。

D1 mini ESP8266模塊兩個串口的所在位置：

我們使用一個Micro USB線與D1 mini ESP8266模塊相連，使用串口會收到如下打印信息：

我們可以看到默認的linkkitapp示例，Log信息是通過UART0發送出來的，而且里面有很多咱們不關心的信息，應該將此部分信息進行屏蔽。

所以我們需要做如下幾個工作：

將串口的比特率由921600修改為115200（此部分工作可不做）；

交換UART0和UART1，讓UART1輸出Log日志；UART0與STM32進行通信；

將STM32發上來的信息，通過UART0接收并發送到云端；將云端下發的有用的信息通過UART0轉發給STM32。

解決問題1. 串口的初始化api在platformmcuesp8266spdriveruart.c中，目前的代碼是默認如果不設置，uart0波特率是921600。但是一旦初始化了uart1,uart0的波特率會被改為和uart1一樣。

void
uart_init_new(uart_dev_t*uart)
{
UART_WaitTxFifoEmpty(UART0);
UART_WaitTxFifoEmpty(UART1);

if(uart==NULL)
{
return;
}


if(uart->port==1)
{
//printf("port=1
");

//uart1setting
UART_ConfigTypeDefuart_config;
uart_config.baud_rate=uart->config.baud_rate;
uart_config.data_bits=UART_WordLength_8b;
uart_config.parity=USART_Parity_None;
uart_config.stop_bits=USART_StopBits_1;
uart_config.flow_ctrl=USART_HardwareFlowControl_None;
uart_config.UART_RxFlowThresh=120;
uart_config.UART_InverseMask=UART_None_Inverse;
//UART_ParamConfig(UART0,&uart_config);


//uart2settingforlog
//uart_config.baud_rate=uart->config.baud_rate;
UART_ParamConfig(UART1,&uart_config);

UART_SetPrintPort(UART1);
//UART_intr_handler_register(uart0_rx_isr,NULL);
ETS_UART_INTR_ENABLE();
}
else
{
//printf("port=0
");
UART_ConfigTypeDefuart_config;
uart_config.baud_rate=uart->config.baud_rate;
//uart_config.baud_rate=BIT_RATE_921600;
uart_config.data_bits=UART_WordLength_8b;
uart_config.parity=USART_Parity_None;
uart_config.stop_bits=USART_StopBits_1;
uart_config.flow_ctrl=USART_HardwareFlowControl_None;
uart_config.UART_RxFlowThresh=120;
uart_config.UART_InverseMask=UART_None_Inverse;
UART_ParamConfig(UART0,&uart_config);


UART_IntrConfTypeDefuart_intr;
uart_intr.UART_IntrEnMask=UART_RXFIFO_TOUT_INT_ENA|UART_FRM_ERR_INT_ENA|UART_RXFIFO_FULL_INT_ENA|UART_TXFIFO_EMPTY_INT_ENA;
uart_intr.UART_RX_FifoFullIntrThresh=100;//10
uart_intr.UART_RX_TimeOutIntrThresh=10;//2
uart_intr.UART_TX_FifoEmptyIntrThresh=20;
UART_IntrConfig(UART0,&uart_intr);


UART_SetPrintPort(UART0);
UART_intr_handler_register(uart0_rx_isr,NULL);
ETS_UART_INTR_ENABLE();
}
}

解決問題2. 交換UART0和UART1：修改此文件：AliOS-Thingsplatformmcuesp8266haluart.c

解決問題3.

下發有用信息：

上發有用信息：

模擬上傳屬性

經過上面的改造之后，我們只需要向UART0發送JSON格式的數據，即可修改服務器端的數值，比如串口助手中發送：

{"CurrentTemperature":26}

發送完畢，服務器端的當前溫度值將會修改為26℃，在運行狀態中可以實時看出來當前溫度值是實時變化的。

模擬設置屬性

手機端APP點擊某個按鈕之后，將會將數據包發送至ESP8266，ESP8266將有用信息通過UART0的TX引腳發送給STM32，STM32將收到服務器端指令，對此指令進行解析，進而做相應的動作，具體邏輯類似下圖所示。

調試真實設備中，對電源開關設置為1，即{"PowerSwitch":1}，在串口助手中我們收到指令{"PowerSwitch":1}；

我們對電源開關設置為0，即{"PowerSwitch":0}，可以看到串口助手中，收到對應的指令{"PowerSwitch":0}。

STM32中我們使用cJSON對上面字符串進行解析即可，然后做相應的動作，即完成了云端對設備的遠程控制。

細心的人可能發現了，為什么我們用CurrentTemperature或者PowerSwitch來設置屬性呢？其實他們就是我們創建產品的時候，進行功能定義的時候，設置的標識符。

到此為止，本月的“智能風扇”涉及到的知識點基本都已經講過了，下一篇網文，就對此項目進行最后的收尾，大家敬請期待哈。