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AliOS Things 利用ガイド

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SA課の牛嶋です。Alibaba CloudのIoT Platformにおいて、同僚の有識者がAliOS ThingsについてMarkdown形式で記載してもらったので、Linkkit SDKと併せて、ブログで投稿して共有したいと思います。

目的

Alibaba Cloud IoT IoTオペレーティングシステム（別名AliOS Things）は、Alibaba CloudのIoT分野向けの拡張性の高いIoTオペレーティングシステムです。 AliOS Thingsは、極端なパフォーマンス、最小限の開発、クラウド統合、豊富なコンポーネント、セキュリティ保護などの主要な機能を備えたクラウド統合IoTインフラストラクチャの構築に取り組んでいます。 AliOS Thingsは、Alibaba Cloud Linkプラットフォームに接続されたさまざまなデバイスをサポートしており、スマートホーム、スマートシティ、産業、新しい旅行などの分野で広く使用できます。

本書はAliOS Things 関連の知識や AliOS Thingsを使ってIOT Platformと繋がる方法を紹介させてください。

本ガイドの全体的な流れは下記の通りです。

セクション Topic 説明
前提知識 AliOS と AliOS things AliOS と AliOS things の関係の紹介
- AliOS things　と IOT Platform AliOS things　と IOT Platform の関係
基本構成 基本特徴 AliOS things 基本特徴を紹介
- アーキテクチャ AliOS things アーキテクチャを紹介
- 関連ハードウェア 関連ハードウェアと開発Board紹介
- 開発ツール 開発ツールAliOS Things Studio
開発サンプル AliOSの開発事例 AliOS使ってAlibabaCloudと繋がる事例を紹介

前提知識

本ガイドを理解するために、下記の前提知識が必要になります。

1.AliOS と ALIOS things の関係

AliOS Thingsは、AliOSファミリーに属するIoT指向の高度にスケーラブルなIoTオペレーティングシステムです。 AliOS Thingsは、限られた電力とリソース、接続されたソケットSoCを備えたMCU向けに設計されており、IoTデバイスに非常に適しています。

2.AliOS things　と IOT Platform の関係

AliOS thingsを実装されたデバイスはIOT PlatformのSDK（Linkkit SDK）を実装不要で、簡単にIOT Platformへの接続が可能です。

もしデバイスはAliOS thingsを実装してない場合は、Linkkit SDKの実装でIOT Platformへの接続も可能です。ただし、Linkkit SDKとデバイス既存OSへの適合性によって、一部ハードウェア関連のドライバー部分はお客様自身で実装する必要があります。

基本構成

1.基本特徴

  • 豊かな生態 AliOS Thingsは、認定された80以上のハードウェアプラットフォームと100以上のセンサーサポートを提供します。

  • 高カスタマイズ性 オンラインでコンポーネントの組み合わせを選択できる。

  • 安全統合 Alibaba Cloud IoTセキュリティサービスのデバイス側機能をネイティブに統合して、IoTデバイスの安全な操作を保護します。

  • IoTプロトコル Alink、MQTT、Http / Https、Coap、LwM2M、LoRaWANなど、さまざまなIoTプロトコルコンポーネントのサポートをユーザーに提供します。

  • 便利な開発ツール 編集、コンパイル、およびデバッグを統合する開発ツールをサポートし、包括的な開発リンクツールをユーザーに提供します。

  • SALソケット抽象化コンポーネント AIoTのMCU外部通信モジュールシナリオに適した標準のネットワークソケット抽象化コンポーネントを提供します。異なる通信モジュールの接続の違いからユーザーを保護し、開発をより効率的にするため。

  • OTAオンラインアップグレード ユーザーに、ピンポンアップグレード、圧縮アップグレード、差分アップグレード、セキュリティアップグレードなど、複数のデバイス側のアップグレード方法を提供します。

2.AliOS things アーキテクチャ

AliOS Thingsのアーキテクチャは、階層型アーキテクチャとコンポーネント化されたアーキテクチャの両方に適用できます。下から上に、AliOS Thingsに含まれるもの：

  • ボードサポートパッケージ（BSP）：SoCベンダーによって主に開発および保守されています
  • ハードウェアアブストラクションレイヤー（HAL）：WiFiやUARTなど
  • カーネル：Rhinoリアルタイムオペレーティングシステムカーネル、Yloop、VFS、KVストレージを含む
  • プロトコルスタック：TCP / IPプロトコルスタック（LwIP）、uMeshネットワークプロトコルスタックを含む
  • セキュリティ：セキュアトランスポートレイヤープロトコル（TLS）、トラステッドサービスフレームワーク（TFS）、トラステッドオペレーティング環境（TEE）
  • AOS API：アプリケーションソフトウェアとミドルウェアのAPIを提供します
  • ミドルウェア：一般的なIoTコンポーネントとAlibabaの付加価値サービスミドルウェアが含まれています
  • サンプルアプリケーション：Aliの自己開発サンプルコード、および完全なテストに合格したアプリケーション（Alinkappなど）

すべてのモジュールはコンポーネントに編成されており、各コンポーネントには独自の.mkファイルがあります。これは、他のコンポーネントとの依存関係を記述するために使用され、アプリケーション開発者が必要に応じて選択するのに便利です。

deploy

3.関連ハードウェアと開発Board紹介

  • AliOS Things Starter Kit スターターキットは、AliOS Thingsに合わせて開発された開発ボードで、ボードレベルセンサー、LCDスクリーン（240 * 240）、オーディオ、オンボードWiFiモジュールなど、豊富なオンボードリソースを提供します。 GUIサンプル 詳細紹介：http://aliosthings.io/#/zh-cn/starterkit

  • AliOS Things Developer Kit

Developer Kitは、AliOS Thingsが作成した公式のハイエンド開発ボードで、スターターキットよりも豊富なリソースを提供します。 センサーに関しては、慣性航法加速度計およびジャイロスコープに加えて、磁力計、気圧計、温度および湿度センサー、赤外線センサー、近接光センサーなどの多数の環境センシングデバイスが提供され、さまざまなタイプのIoTビジネスシナリオを提供できます。クラウド統合ソリューションの検証。 詳細紹介：http://aliosthings.io/#/zh-cn/developerkit

  • サポートモジュール：

    • 慶科（EMW3060） EMW3060は、上海Qingke（MXCHIP）が発売した費用対効果の高い組み込みW-Fiモジュールで、ARM9、WLAN MAC /ベースバンド/ RFと高度に統合され、最高周波数は120MHzです。

    • 楽鑫(ESP-WROOM-32) 乐鑫の最先端のSoCに基づいたESP-WROOM-32モジュールは、高性能で豊富な周辺機器を備え、Wi-FiとBluetooth機能を統合し、高度なIoTアプリケーションに高度に統合されたソリューションを提供します。

  • そのたDiscovery kit Development board STM32 B-L475E-IOT01A 詳細について、 Introduction of STM32

AliOSThings対応済みhardware一覧は下記リンクを参照してください： http://aliosthings.io/#/zh-cn/hardware

4.開発ツールAliOS Things Studio

AliOS Studioは、vscodeに基づいた一連の開発環境であり、windows、linux、macOSをサポートしています。 AliOS Studioには次の機能があります：

  • 優れた開発体験とシンプルな操作インターフェース
  • AliOS Thingsアプリケーション開発のサポート
  • コード補完、インデックス作成、ヒントなど
  • AliOS Thingsのコンパイル/ダウンロード/デバッグ
  • 複数の開発ボードに適応
  • シリアルツール、TSL変換ツールなど

インストール

  • ダウンロードしてインストール Visual Studio Code
  • 以下に示すように、vscodeを開き、AliOS Studioプラグインをインストールします deploy
  • aos-cubeインストール AliOS Studioはaos-cubeに依存しています.aos-cubeを手動でインストールする場合は、システム環境のセットアップを参照してください。同時に、AliOS Studioは、以下に示すようにaos-cubeのワンクリックインストールもサポートしています： deploy

使用

AliOS Studioの主な機能は、vscodeの下のツールバーに集中しており、左から右への小さなアイコンがアプリケーションプロジェクトを作成しています。

左側のhelloworld @ developerkitはコンパイルターゲットで、形式はアプリケーション名@ターゲットボード名のルールに従っています。クリックして、アプリケーションとターゲットボードを順番に選択します。

  • Build

  • Upload 開発ボードとコンピューターをUSBマイクロケーブルで接続し、下のツールバーの稲妻アイコンをクリックして、ファームウェアの書き込みを完了します：

  • Monitor USBマイクロワイヤを介して、送信パネルと電源を接続します。 最初の接続は、書き込みソケットのデバイス名と波の速度を示すことを示します。

  • Debug F5キーを押すか、メニューバー[デバッグ]> [デバッグの開始]をクリックして、デバッグモードに入ります。

開発サンプル

使用条件：

AliOS Things >= 3.0
aos-cube >= 0.3.7

1：AliOS Things 3.0ソースコードをダウンロード

2：AOS_SDK_PATH環境変数を追加する

AOS_SDK_PATHシステム環境変数を追加して、AliOS Things 3.0ソースコードパスを指すようにするAos-cubeは、AOS_SDK_PATH環境変数に従ってAliOS Thingsソースコードを検索します。さまざまなシステムがさまざまな方法で環境変数を追加します。

３：AliOS Studioのアプリケーションプロジェクト作成

Vscodeで、AliOS Studioが提供する「+」ボタンをクリックして、新しいプロジェクトを作成します（ボタンはvscodeの左下隅のステータスバーにあります）。AliOSStudioは、プロジェクト名>プロジェクトストレージパス>開発ボードの選択を求められ、指定したパスになります。以下で最も簡単なアプリケーションプロジェクトを生成します。

.
├── .aos               # AliOS Things 3.0 アプリケーションの説明
├── .vscode            # AliOS Studio 構成ファイル
├── Config.in          # Menuconfig 構成ファイル
├── README.md          # 説明ドキュメント
├── aos.mk             # Buildファイル
├── app_main.c         # サンプルコード
└── k_app_config.h     # カーネル構成

完全な作成例： effect

４、Alibaba Cloud IoT プラットフォームへ接続する

  • 4.1、クラウド上の5つのステップ:

    • Alibabaクラウドアカウントを登録する
    • IoTスイートを開始する
    • 製品の作成、getProductKey
    • デバイスを作成し、DeviceNameとDeviceSecretを取得します
    • Topic （PRODECT_KEY）/ $（DEVICE_NAME）/ dataを定義し、アクセス許可を次のように設定します：デバイスはパブリッシュおよびサブスクライブできます

  • 4.2、デバイス側のパラメーター変更 mqttアプリのソースコードは AliOS-Things/example/mqttapp/mqtt-example.cで、mqttサーバーに接続するための資格情報はframework/protocol/linkkit/iotkit /sdk-encap/imports/iot_import_product.hにあります。 クラウドから取得した3つのパラメーター（ProductKey、ProductSecret、DeviceNameおよびDeviceSecret）は、コード内の3つのマクロPRODUCT_KEY、PRODUCT_SECRET、DEVICE_NAMEおよびDEVICE_SECRETに対応しています。

#elif  MQTT_TEST
#define PRODUCT_KEY             "b1eszMRbDvz"
#define DEVICE_NAME             "mqtt_test"
#define DEVICE_SECRET           "CAaQz8Fc1JkFEyuzFhu4NpHSTlRSmRxV"
#define PRODUCT_SECRET          "Fxx6nyYptOugnS6H"
#else
  • 4.3、MQTT他のもののコンパイルアプリ 現在のAliOS Things mqttアプリのコンパイルコマンドラインは次のとおりです。
aos make mqttapp @ b_l475e

コマンドの実行後、生成されたbinファイルとhexファイルはout / mqttapp @ b_l475e / binary /ディレクトリーにあります。

５、Bulid, Upload, Debug

前章の「開発ツールAliOS Things Studio」を参照してください。

６、ネットワークとデータ接続の構成

上記の4つのステップの後、対応するmqttappバイナリがstm32L475開発ボードに焼き付けられ、次のようにポートプリントが開始されます。

Wifiモジュールは、コマンドラインを介して対応するAPに接続できます。

netmgr connect * ssid * * password * * open | wep | wpa | wpa2 *

デバイスがネットワークに接続できるようになると、mqttappが実行を開始します。次の図は、mqtt実行ログです。

以上です。