nanoFramework.Networking.Thread 1.0.12

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nanoFramework.Networking.Thread

nanoFramework.Networking.Thread

.NET nanoFramework 库，用于处理OpenThread 网络功能。

OpenThread 网络基于 IPV6，需要具有 IPV6 和 Thread 功能的固件。目前有3种不同的固件可用。

• ESP32_C6_Thread
• ESP32_H2_Thread
• ESP32_PSRAM_REV3_IPV6

ESP32_PSRAM_REV3_IPV6 固件需要使用 RCP 固件的 OpenThread 无线 Co-Processor。此固件可在 Espressif IDF SDK 的 examples/openthread/ot_rcp 下找到。

此库是初始版本，仍在开发中。为添加对 CoAP 的直接支持，还需要做更多工作。此版本允许访问 OpenThread CLI，这使得大多数选项都可以访问，即使不是直接在 C# 中可用的。

有关OpenThread的更多信息，请访问网站 https://openthread.io/

创建线程网络堆栈对象

当创建 openThread 堆栈时，需要指定节点设备类型。

这可以是以下类型之一。

• 路由器
• 终端设备
• 睡眠终端设备

路由器和终端设备用于有电源的设备。终端设备将保持子节点角色，不会被提升为路由器。路由器类型将以子节点角色开始，并根据需要提升到路由器或领导者角色。

睡眠终端设备用于电池供电设备，并且为了节省电池不会连接到网状网络。它将定期轮询其连接的路由器以获取任何消息。连接到睡眠终端设备的路由器将存储并转发消息。

如前所述，设备可以采取多种角色。这些是子节点、路由器或领导者。

内置了802.15.4无线电台的设备

为内置802.15.4无线电台的设备创建openThread对象。

OpenThread ot = OpenThread.CreateThreadWithNativeRadio(ThreadDeviceType.Router);

带有带无线电台的协处理器（RCP）的设备

通过UART端口连接

创建openThread对象，指定连接到协处理器的串行端口。在此调用之前，可能需要设置串行端口使用的引脚。这取决于目标设备。（例如，ESP32）

此代码使用通过COM1连接的UART网路处理器创建堆栈。

OpenThread ot = OpenThread.CreateThreadWithUartRadio(ThreadDeviceType.Router, 1);

通过SPI端口连接。**

创建openThread对象，指定连接到协处理器的SPI端口。在此调用之前，可能需要设置SPI端口使用的引脚。这取决于目标设备。（例如，ESP32）

此代码使用通过SPI1连接的网路处理器创建堆栈。

OpenThread ot = OpenThread.CreateThreadWithSpiRadio(ThreadDeviceType.Router, 1);

连接到现有的网状网络

要连接到现有的Thread网络，您需要指定网络名称、网络密钥和panId的最小值。提供其他参数，如频道号码可以减少重新连接所需的时间，因为它不需要扫描所有频道来搜索网络。

// Create dataset for existing network
OpenThreadDataset data = new OpenThreadDataset()
{
   NetworkName = "nanoFramework",
   NetworkKey = new byte[16] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 },
   Channel = 15
};

// Set the Active Dataset
ot.Dataset = data;

// Start Thread network
ot.Start();

如果已存在现有网络，它将附加到该网络。如果不存在，它将等待约2分钟，并使用数据集中的证书创建新的网络。

监控状态更改事件，以了解设备何时已连接到网状网络。请参阅有关OpenThread类引发的事件的后续部分。

使用管理员加入现有网络

要将设备连接到现有网络，其中网络证书是未知的。需要使用另一个网络中的设备（边缘路由器）或外部设备上的管理员。

这是通过设备和管理员之间共享密钥来完成的。设备连接到网络后，可以将网络证书保存，以便下次可以直接连接到网状网络。

使用预共享密钥（PSKd）启动加入器。当JoinerStart()返回true时，配置将完成。

无限循环，直到设备被配对。

while (ot.JoinerStart("J01NME") == false)
{
    // Wait for Join to work
    Thread.Sleep(2000);
}

// Start Thread network
ot.Start();

设备处于附加状态时，可以使用openThread对象的《strong>Dataset属性读取当前数据集，并保存以供下次使用。

监控事件以检查状态。

OpenThread对象可以监控3种事件。

ot.OnStatusChanged += Ot_OnStatusChanged;
ot.OnRoleChanged += Ot_OnRoleChanged;
ot.OnConsoleOutputAvailable += Ot_OnConsoleOutputAvailable;

OnStatusChanged

当Thread堆栈的状态改变时，此事件被触发。需要监控的主要状态是解附和附加事件。也会有网络接口上下文，IPV6地址被分配，以及堆栈开始或停止的事件。

这是一个处理附件事件的示例。它使用事件来通知主线程何时连接到网状网络。启动openThread后，主线程可以等待事件。

请参见示例代码。

static AutoResetEvent WaitNetAttached = new AutoResetEvent(false);

private static void Ot_OnStatusChanged(OpenThread sender, OpenThreadStateChangeEventArgs args)
{
    switch ((ThreadDeviceState)args.currentState)
    {
	    case ThreadDeviceState.OPENTHREAD_EVENT_ATTACHED:
            WaitNetAttached.Set();
            break;
    }
}

OnRoleChanged

当设备角色发生变化时，将触发此事件。

角色可以是以下之一

OnConsoleOutputAvailable

当在命令行界面（CLI）收到非请求消息时，将触发此事件。该事件将向应用程序提供从CLI发送的字符串数组。有关更多信息，请参阅CLI部分。

通过网状网络进行通信

由于资源开销低，Thread的主要通信方式是通过UDP。因此，错误/重试需要在应用层完成。为此，CoAP是推荐在设备之间传输信息的方式，因为它有保证消息传递的机制。

在OpenThread中，使用多播地址在网络内部同时与多个设备通信。例如，网状网络中除了休眠端设备外的所有节点都可以使用IPV6多播地址FC03::1进行通信。休眠端设备需要直接寻址。

有关OpenThread IPV6地址的更多信息，请参见：https://openthread.io/guides/thread-primer/ipv6-addressing。这些地址对于在OpenThread网络中有效地向多个设备发送消息至关重要。

通过CoAP进行通信

openThread堆栈包含CoAP支持。目前这尚未用C#实现，但可以通过CLI界面访问（尽管此方法有限）。

另一种方法是通过第三方库。

使用CLI通过UDP进行通信

CLI支持有限的UDP通信，但目前最佳方法是使用内置于nanoFramework中的标准UDP套接字通信。示例显示了如何使用套接字完成此操作。

使用套接字通过UDP进行通信

有关使用套接字进行通信的示例，请参阅Thread套接字示例。

通过TCP/IP进行通信。

由于OpenThread基于IP网络，它也支持通过TCP/IP进行通信。与TCP/IP通信的所有正常方法都将正常工作。

OpenThread CLI界面。

OpenThread库包含大量不同的API。
我们无法在这个库中实现所有这些，但已经创建了一个API来调用命令行界面(CLI)，它提供了对构建中所有OpenThread API的访问。

有关可用的CLI命令详细信息，请参见：https://openthread.io/reference/cli/commands

有两种不同的API可以发送命令到CLI。一个是命令的结果作为API的返回值，另一个API是所有结果都在OnConsoleOutputAvailable事件上触发。

如果您同时在CLI输出非请求消息和命令返回结果，那么最好只需为所有输出使用OnConsoleOutputAvailable事件。

CommandLineInputAndWaitResponse

这将以命令的形式发送到CLI，并等待返回所有字符串直到看到“完成”字符串。这些字符串将由命令直接返回，不包括“完成”消息。

CLI命令返回接口分配的所有IPV6地址。

string[] results = ot.CommandLineInputAndWaitResponse("ipaddr");

如果您想了解本地通信的IPV6地址，则只需使用MeshLocalAddress属性。

IPAddress meshLocal = ot.MeshLocalAddress;

CommandLineInput

CommandLineInput 方法将命令发送到 CLI 并返回。所有命令的结果都通过 OnConsoleOutputAvailable 事件返回。

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