【nRF7002-DK Wi-Fi® 6开发套件评测】接入开发板到node-red控制板载LED

HonestQiao · 发表于2023-12-13 15:39

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nRF7002-DK联网功能一级棒，在SDK中，还提供了mqtt连接的模块，这篇分享，就基于mqtt，将nRF7002-DK接入到node-red系统，实现在nod-red中控制板载的两个LED。

一、nRF7002-DK接入到mqtt服务

1. 从mqtt样例新建工程：

在VSCode的nRF Connect插件界面中，可以直接创建一个新的程序，模版使用样例：

有好几个mqtt样例，这里直接选择第一个即可：

添加完成，就会自动打开新建的工程：

2. 配置修改：

要让这个工程，能够为nRF7002-DK所用，需要做一些配置处理。

1) 首先，先打开dts文件，看一下led的定义：

文件：/opt/nordic/ncs//v2.5.0/nrf/boards/arm/nrf7002dk_nrf7001_nrf5340/nrf7002dk_nrf7001_nrf5340_cpuapp.dts

led定义：

    aliases {
        led0 = &led0;
        led1 = &led1;
        sw0 = &button0;
        sw1 = &button1;
        bootloader-led0 = &led0;
    };

从上述dts中可以看到，nRF7002-DK定义了两个led，命名为led0、led1

2) 在prj.conf中开启GPIO，并设置WIFI连接信息

文件：prj.conf

# WiFi
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_SSID="OpenBSD"
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_PASSWORD="********"
CONFIG_WIFI_CREDENTIALS_STATIC_TYPE_PSK=y

# GPIO
CONFIG_GPIO=y

3) 配置Kconfig：

文件：src/modules/transport/Kconfig.transport

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_HOSTNAME
	string "MQTT broker hostname"
	default "192.168.1.15"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_USERNAME
	string "MQTT broker username"
	default "test"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_BROKER_PASSWORD
	string "MQTT broker password"
	default "********"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_PUBLISH_TOPIC
	string "MQTT publish topic"
	default "device/report"

config MQTT_SAMPLE_TRANSPORT_SUBSCRIBE_TOPIC
	string "MQTT subscribe topic"
	default "device/cmd"

在上述配置中，定义了mqtt服务的地址、用户名、密码，以及用于发布消息对应的topic：device/report，和接受命令对应的topic：device/cmd

在开发板上，通过mqtt发送消息出去，那么就发送到了设备MAC/device/report

在开发板上，通过mqtt祸首命令消息，那么就要订阅设备MAC/device/cmd

4) 修改sdk源码

sdk中，mqtt连接部分，之列把password留空了，不知道咋想的。好在提供了源码，我们可以自己修改。

文件：/opt/nordic/ncs/v2.5.0/nrf/include/net/mqtt_helper.h

struct mqtt_helper_conn_params {
	/* The hostname must be null-terminated. */
	struct mqtt_helper_buf hostname;
	struct mqtt_helper_buf device_id;
	struct mqtt_helper_buf user_name;
	struct mqtt_helper_buf password; // 新增的部分
};

文件：/opt/nordic/ncs/v2.5.0/nrf/subsys/net/lib/mqtt_helper/mqtt_helper.c

static int client_connect(struct mqtt_helper_conn_params *conn_params)
{
	int err;
	struct mqtt_utf8 user_name = {
		.utf8 = conn_params->user_name.ptr,
		.size = conn_params->user_name.size,
	};

	// 新增的部分-开始
	struct mqtt_utf8 password = {
		.utf8 = conn_params->password.ptr,
		.size = conn_params->password.size,
	};
	// 新增的部分-结束
	
	...
	
	mqtt_client.user_name	        = conn_params->user_name.size > 0 ? &user_name : NULL;
	// 新增的部分-开始
	mqtt_client.password	        = conn_params->password.size > 0 ? &password : NULL;
	// 新增的部分-结束
	
	...
	
}

在上述代码中，添加password的定义，并在实际发送参数给mqtt服务的时候，带上传入参数的password

5) 修改工程源码

首先修改文件： src/modules/sampler/sampler.c

#define FORMAT_STRING "Board is ready, uptime is: %d"

然后修改核心处理文件：src/modules/transport/transport.c

// GPIO头文件
#include <zephyr/drivers/gpio.h>

// LED定义
#define LED1_NODE DT_ALIAS(led0)
static const struct gpio_dt_spec led1 = GPIO_DT_SPEC_GET(LED1_NODE, gpios);

#define LED2_NODE DT_ALIAS(led1)
static const struct gpio_dt_spec led2 = GPIO_DT_SPEC_GET(LED2_NODE, gpios);

// LED状态
static uint8_t status1 = 0;
static uint8_t status2 = 0;

static void on_mqtt_publish(struct mqtt_helper_buf topic, struct mqtt_helper_buf payload)
{
	LOG_INF("Received payload: %.*s on topic: %.*s", payload.size,
							 payload.ptr,
							 topic.size,
							 topic.ptr);

	// 检查收到的指令
	payload.ptr[payload.size] = '\0';
	if(strcmp(payload.ptr, "LED1ON") == 0 ) {
		LOG_INF("led1: ON");
		status1 = 1;
	}
	else if(strcmp(payload.ptr, "LED1OFF") == 0 ) {
		LOG_INF("led1: OFF");
		status1 = 0;
	}
	else if(strcmp(payload.ptr, "LED2ON") == 0 ) {
		LOG_INF("led2: ON");
		status2 = 1;
	}
	else if(strcmp(payload.ptr, "LED2OFF") == 0 ) {
		LOG_INF("led2: OFF");
		status2 = 0;
	}
	else if(strcmp(payload.ptr, "LEDON") == 0 ) {
		LOG_INF("led1~2: ON");
		status1 = 1;
		status2 = 1;
	}
	else if(strcmp(payload.ptr, "LEDOFF") == 0 ) {
		LOG_INF("led1~2: OFF");
		status1 = 0;
		status2 = 0;
	}
	gpio_pin_set_dt(&led1, status1);
	gpio_pin_set_dt(&led2, status2);
}


static void transport_task(void)
{
    // 此处为添加的代码-开始
	// LED设备初始化
	int ret;

	if (!gpio_is_ready_dt(&led1)) {
		LOG_ERR("led1 is not ready");
		return;
	}

	if (!gpio_is_ready_dt(&led2)) {
		LOG_ERR("led2 is not ready");
		return;
	}

	ret = gpio_pin_configure_dt(&led1, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
	if (ret < 0) {
		LOG_ERR("led1 configure, error: %d", ret);
		return;
	}

	ret = gpio_pin_configure_dt(&led2, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
	if (ret < 0) {
		LOG_ERR("led2 configure, error: %d", ret);
		return;
	}

	// 默认关闭
	status1 = 0;
	status2 = 0;
	gpio_pin_set_dt(&led1, status1);
	gpio_pin_set_dt(&led2, status2);
    // 此处为添加的代码-结束
}

以上代码，实在原有演示代码的基础上进行添加的。

主要添加的内容包括：

添加gpio头文件
定义LED1、LED2，分别对应dts中定义的led0、led1
在 on_mqtt_publish() 中，收到消息后，检查是否对应的控制指令
在 transport_task() 中，进行GPIO LED设备的初始化

控制指令具体对应关系如下：

LED1ON：打开LED1(对应dts-led0)
LED1OFF：关闭LED1(对应dts-led0)
LED2ON：打开LED2(对应dts-led1)
LED2OFF：关闭LED2(对应dts-led1)
LEDON：打开两个LED
LEDOFF：关闭两个LED

3. 编译测试

编译上述代码并下载到nRF7002-DK开发板：

下载完成后，使用串口监听工具监听，可以看到下面的输出信息：

从上述输出可以看到，实际订阅的topic为：F4CE360026BC/device/cmd，那么上报消息对应的topic为：F4CE360026BC/device/report

根据不同的开发板，这里的设备MAC地址前缀，是不同的。

4) 使用mqttf客户端接受消息和下发控制指令

首先订阅 F4CE360026BC/device/report 主题，以便接受消息。

然后给 F4CE360026BC/device/cmd 发送控制指令：

在串口监听工具中，也可以看到输出：

同时，开发板上的LED，会跟随控制指令点亮或者熄灭。

二、nRF7002-DK接入node-red平台

nRF7002-DK要接入node-red平台，本质是在node-red平台上，与对应的控制nRF7002-DK的mqtt的topic关联起来，从而实现在node-red上，通过mqtt控制nRF7002-DK。

1. 安装node-red

我是在鲁班猫上安装node-red的，具体步骤如下：

sudo apt update
sudo apt install npm
node -v
npm -v

# 配置国内镜像
npm config set registry http://mirrors.cloud.tencent.com/npm/
npm config get registry

# 建立工作目录
mkdir mkdir ~/Projects/node-red/node_modules
cd ~/Projects/node-red

# 安装node-red
npm install --unsafe-perm node-red
export PATH=/home/cat/Projects/node-red/node_modules/.bin:$PATH

# 启动出错，版本太低，至少要node 14
node-red

但是，运行的时候，居然出错了：

经过查找资料，确定是nodejs版本太低，至少需要nodejs 14才可以运行。

鲁班猫使用的是Ubuntu 22.04系统，使用nvm可以很方便的管理nodejs版本，下面就使用nvm来安装nodejs 14.

# 安装nvm
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.7/install.sh | bash
vim ~/.bashrc_nvm

# 使用nvm安装stable版本node
. ~/.bashrc_nvm
nvm install 14
nvm use 14
node -v
npm -v

# 重新安装：务必删除了，重新安装
rm -rf node_modules
npm install --unsafe-perm node-red
export PATH=/home/cat/Projects/node-red/node_modules/.bin:$PATH

# 启动
node-red

需要注意的是，一定要把原有的node_modules目录删除了，重新进行，分则可能运行node-red的时候出现段错误。

安装完成，启动node-red，输出信息如下：

2. node-red中文设置

设置完成后，要刷新一下界面，才会变为中文界面。

3. 安装dashboard

要在界面上显示按钮，点击按钮时产生操作，需要安装dashboard界面ui模块，具体如下：

4. 添加按钮

在左边搜索button，然后依次添加6个按钮，对应如下：

并依次设置每个按钮：

5. 设置mqtt

在左边搜索mqtt，添加mqtt out，用于发送mqtt指令。

首次添加mqtt节点的时候，需要添加mqtt服务器的配置。

6. 关联按钮到mqtt

从按钮尾部拉线到mqtt节点即可，将所有的按钮都连接到刚才添加的mqtt out节点：

7. 添加UI界面：

在按钮配置界面的Group中，添加新的Tab和Group：

然后从右上角的小箭头，选择dashboard，进入界面排版设置：

在该界面，可以拖动按钮节点的位置，从而实现最终的按钮顺序：

8. 部署查看

设置完成后，点击右上角的部署按钮：

如果提示有的按钮设置不正确，需要依次点进去，设置好对应的Group即可。

正确无误部署好，打开浏览器： http://node-red服务器ip:1880/ui 即可查看基础的UI界面：

在该界面上，点击对应的按钮，开发板会收到对应的控制指令，并进行LED的控制：

三、总结

只要将nRF7002-DK接入了mqtt服务，那就相当于是给一座孤岛通上了网络，从此可以方便的和外界发生联系了。

在这片分享中，使用node-red这个低代码IoT平台，来实现简单快捷的接入nRF7002-DK，并实现通过界面按钮，来控制板载LED。

当然，这里只是一个基础的展示，还可以在nRF7002-DK上接入传感器，读取传感器的数值，并通过mqtt发布出去，例如使用温湿度传感器获取环境数据，mqtt发布后，node-red可以收到，并在界面上进行呈现，从而实现更丰富的功能和界面了。

chejm · 发表于2023-12-15 23:17

楼主的分享十分有用，先收藏起来，慢慢学习，非常感谢楼主的无私奉献

HonestQiao · 发表于2023-12-16 21:14

chejm 发表于 2023-12-15 23:17 楼主的分享十分有用，先收藏起来，慢慢学习，非常感谢楼主的无私奉献

好东西，就是要一起分享

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