Thread 协议

概述

Thread 是一种低功耗网状网络技术，专为家庭自动化应用而设计。它是一种基于 IPv6 的标准，在 IEEE 802.15.4 协议之上使用 6LoWPAN 技术。借助 IP 连接性，可以通过 Thread 边界路由器轻松地将 Thread 网状网络连接到互联网。

Thread 规范提供了高水平的网络安全性。使用 Thread 构建的网状网络是安全的：只有经过身份验证的设备才能加入网络，网状网络内的所有通信都经过加密。有关 Thread 协议的更多信息见 Thread Group website。

Zephyr 集成了名为 OpenThread 的开源 Thread 协议实现，其文档见 OpenThread website。

互联网连接

要将网状网络连接到互联网，需要 Thread 边界路由器。OpenThread 社区提供了 Thread 边界路由器的开源实现。搭建边界路由器的说明见 OpenThread Border Router guide。

用法示例

可以使用 Zephyr 的 Echo server 和 Echo client 示例来试用 OpenThread，这些示例为 OpenThread 提供了开箱即用的配置。要在这两个示例中启用 OpenThread 支持，请使用 overlay-ot.conf 覆盖配置文件构建它们。详情见 Echo server (advanced) 和 Echo client (advanced) 示例。

Zephyr 还提供了 OpenThread shell，它可用于测试和调试 Thread 及其底层的 IEEE 802.15.4 驱动。

Thread 相关 API

OpenThread 驱动 API

OpenThread L2 内部使用 Zephyr 与协议无关的 IEEE 802.15.4 驱动 API。希望支持 OpenThread 的 驱动开发者 会关注该 API。

该驱动 API 是 IEEE 802.15.4 驱动 API 子系统的一部分，并在该处有文档说明。

OpenThread L2 适配层 API

Zephyr 的 OpenThread L2 平台适配层将外部 OpenThread 协议栈与 Zephyr 与协议无关的 IEEE 802.15.4 驱动 API 粘合在一起。只有 OpenThread L2 的 子系统贡献者 会关注该 API。

OpenThread 平台 API

OpenThread 平台 API 由 OpenThread 协议栈定义，并在 Zephyr 中作为 OpenThread 模块实现。应用可以直接使用该实现，也可以通过 OpenThread L2 适配层访问它。

使用 OpenThread L2 适配层 API

要通过 OpenThread L2 适配层使用 OpenThread 平台 API，请将 CONFIG_NET_L2_OPENTHREAD 和 CONFIG_NETWORKING 这两个 Kconfig 选项都设置为 y。适配层将使用 modules/openthread/platform/radio.c 中的 OpenThread 无线电 API 实现。在这种配置下，OpenThread 协议栈由适配层初始化和管理。

直接使用 OpenThread 平台 API

也可以绕过 OpenThread L2 适配层，直接使用 OpenThread 平台 API。但这种方式需要自行提供与特定无线电驱动兼容的 OpenThread 无线电 API 实现。

要直接使用 OpenThread 平台 API，请将 CONFIG_OPENTHREAD Kconfig 选项设置为 y，并且 不要 设置 CONFIG_NET_L2_OPENTHREAD。此时必须使用自己的无线电驱动实现 OpenThread radio API 中的以下函数：

  • otPlatRadioGetPromiscuous

  • otPlatRadioGetCcaEnergyDetectThreshold

  • otPlatRadioGetTransmitPower

  • otPlatRadioGetIeeeEui64

  • otPlatRadioSetPromiscuous

  • otPlatRadioGetCaps

  • otPlatRadioGetTransmitBuffer

  • otPlatRadioSetPanId

  • otPlatRadioEnable

  • otPlatRadioDisable

  • otPlatRadioReceive

  • otPlatRadioGetRssi

  • otPlatRadioGetReceiveSensitivity

  • otPlatRadioEnergyScan

  • otPlatRadioSetExtendedAddress

  • otPlatRadioSetShortAddress

  • otPlatRadioAddSrcMatchExtEntry

  • otPlatRadioTransmit

  • otPlatRadioClearSrcMatchShortEntries

  • otPlatRadioClearSrcMatchExtEntries

  • otPlatRadioEnableSrcMatch

  • otPlatRadioAddSrcMatchShortEntry

  • otPlatRadioClearSrcMatchShortEntry

  • otPlatRadioClearSrcMatchExtEntry

此外，还必须实现 OpenThread 无线电 API 中的以下函数（见 include/zephyr/net/openthread.h），以处理无线电初始化和事件处理：

  • platformRadioInit()

  • platformRadioProcess()

要在此方式下初始化 OpenThread 协议栈，可以在应用中调用 ot_platform_init() 函数，也可以启用 CONFIG_OPENTHREAD_SYS_INIT Kconfig 选项，在系统启动期间自动初始化 OpenThread。可以使用 CONFIG_OPENTHREAD_SYS_INIT_PRIORITY Kconfig 选项设置初始化优先级。

OpenThread stack

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