基于Rt-Thread的物联网网关平台设计

说明：

本项目采用Rtthread-Kendryte K210开发板进行构建，是一种依赖WIFI在局域网内部提供数据统计上报支持的物联网网关平台

配置方法：

前提：拥有一台可以正常访问的MQTT服务（阿里云、腾讯云、EMQT等皆可）

clone本项目到本地，随后使用Rt-Thread-Studio打开并构建。后前往./applications/config/config.h中进行MQTT配置与Wifi配置

构建并使用K-Flash烧录代码到板子中

上电运行，终端出现以下画面说明配置成功

可到/applications/sever/sever.h配置网关路由，即可在启动后在局域网内向网关发送路由

以下为启动后监测网关路由是否正常启动的测试脚本（需在同一网络环境下测试，IP在网关连接WIFI后会在终端中自行打印，若失败，请检查你的配置）：

from random import random
from time import sleep

import requests

user_agent_list = [
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/68.0.3440.106 Safari/537.36",
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/67.0.3396.99 Safari/537.36",
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) Gecko/20100101 Firefox/61.0",
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/64.0.3282.186 Safari/537.36",
    "Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/62.0.3202.62 Safari/537.36",
    "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/45.0.2454.101 Safari/537.36",
    "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 7.0; Windows NT 6.0)",
    "Mozilla/5.0 (Macintosh; U; PPC Mac OS X 10.5; en-US; rv:1.9.2.15) Gecko/20110303 Firefox/3.6.15",
    ]
id = 2
IP = "192.168.0.102"
while True:
    try:
        requests.get(headers={'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, '
                                            'like Gecko) Chrome/103.0.0.0 Safari/537.36'},
                     url=f'http://{IP}/cgi-bin/device/post?id={id}&value=%d' % int(random() * 40))
        sleep(10)
    except Exception as e:
        print(e)
        sleep(2)
        continue

若有疑问，参阅下面的 Kendryte K210说明

Kendryte K210板级支持包说明

1. 简介

Kendryte K210 是集成机器视觉与机器听觉能力的系统级芯片(SoC)。使用台积电 (TSMC) 超低功耗的 28 纳米先进制程，具有双核64位处理器，拥有较好的功耗性能，稳定性与可靠性。该方案力求零门槛开发，可在最短时效部署于用户的产品中，赋予产品人工智能。

Kendryte K210 定位于AI与IoT市场的SoC，同时是使用非常方便的MCU。

Kendryte中文含义为勘智，而勘智取自勘物探智。这颗芯片主要应用领域为物联网领域，在物联网领域进行开发，因此为勘物；这颗芯片主要提供的是人工智能解决方案，在人工智能领域探索，因此为探智。

具备机器视觉能力
具备机器听觉能力
更好的低功耗视觉处理速度与准确率
具备卷积人工神经网络硬件加速器KPU，可高性能进行卷积人工神经网络运算
TSMC 28nm先进制程，温度范围-40°C到125°C，稳定可靠
支持固件加密，难以使用普通方法破解
独特的可编程IO阵列，使产品设计更加灵活
低电压，与相同处理能力的系统相比具有更低功耗
3.3V/1.8V双电压支持，无需电平转换，节约成本

芯片规格包括如下：

硬件	描述
芯片型号	K210
CPU	双核RV64GC
主频	400MHz
片内SRAM	8MB
外设	内嵌AES与SHA256算法加速器
	DVP、JTAG、OTP、FPIOA、GPIO、UART、SPI、RTC、I²S、I²C、WDT、Timer与PWM

2. 编译说明

编译 K210，需要有 RT-Thread 的代码，因为 K210 的 sdk 是以软件包方式，所以需要在 bsp/k210 下做软件包更新。注意，需要使用 latest 的 RT-Thread 源码和 Latest 的软件包，软件包在menuconfig中的配置路径如下:

RT-Thread online packages ---> peripheral libraries and drivers ---> kendryte K210 SDK package for rt-thread

最新的 k210 SDK 使用了 C++17 编写了部分代码，因此需要打开 C++ 组件，C++组件在menuconfig中的配置路径如下：

RT-Thread Components --->  C++ features

Windows下推荐使用env工具，然后在console下进入bsp/k210目录中，运行：

cd bsp/k210
menuconfig # 在软件包中选择最新的 k210 SDK
pkgs --update

如果在Linux平台下，可以先执行

scons --menuconfig

它会自动下载env相关脚本到~/.env目录，然后执行

source ~/.env/env.sh

cd bsp/k210
pkgs --update

下载risc-v的工具链，下载地址

更新完软件包后，在rtconfig.py中将risc-v工具链的本地路径加入文档。注：

工具链建议使用上方提供的，kendryte的官方工具链会报浮点类型不兼容的错误，risc-v工具链8.2.0之前的版本会出现头文件不兼容的问题。
网上传需要开启C++ 17,认为k210的神经网络编译器nncase多数语法由C++ 17,故需要开启C++ 17。个人认为没有必要，nncase是在PC端独立使用的，作用是将神经网络模型转为kmodel格式，此格式文件为已经编译的二进制文件。（shentalon注）

然后执行scons编译：

set RTT_EXEC_PATH=your_toolchains
scons

来编译这个板级支持包。如果编译正确无误，会产生rtthread.elf、rtthread.bin文件。其中rtthread.bin需要烧写到设备中进行运行。
注：如果初次使用编译报错，可能是使用的SDK过老，使用menuconfig命令，在→ RT-Thread online packages → peripheral libraries and drivers → the kendryte-sdk package for rt-thread中将SDK改为latest版本即可。

3. 烧写及执行

连接好串口，然后使用K-Flash工具进行烧写bin文件。

3.1 运行结果

如果编译 & 烧写无误，当复位设备后，会在串口上看到RT-Thread的启动logo信息：

如果是K210-test_v0.2开发板，可以用如下命令来打开串口：

python -m serial.tools.miniterm --rts 0 --dtr 0 COM9 115200

4. 驱动支持情况及计划

驱动	支持情况	备注
UART	支持	高速UART，用于shell

5. 联系人信息

维护人：bernard

6. 注意事项

在进行系统menuconfig配置时，以下项是必选的

配置项	强制配置值
Alignment size for CPU architecture data access	8
The stack size of idle thread	> 1024
the device name for console	"uarths"
Set main thread stack size	4096

7. 参考

芯片datasheet

Dev-Umb/RTT-IotGateWay