RISC-V生态全景解析（十二）：YoC元件介紹系列二：AT元件

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自上期開始，我們開啟了YoC元件系列内容的介紹，并帶大家了解了YoC的CSI元件。本期将為大家介紹的是YoC的AT元件。本文将詳細闡述AT元件的使用原理，開發所需要的其他依賴元件資源，以及在網絡方面的應用，以幫助廣大開發者熟悉AT元件的使用。

01 簡介

1.1 AT指令

AT 即Attention，AT指令集是從終端裝置(Terminal Equipment，TE)或資料終端裝置(Data Terminal Equipment，DTE)向終端擴充卡(Terminal Adapter， TA)或資料電路終端裝置(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)發送的。

通過TA，TE發送AT指令來控制移動台(Mobile Station，MS)的功能，與GSM 網絡業務進行互動。使用者可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、資料業務、傳真等方面的控制。

AT指令是以AT作首，字元結束的字元串，AT指令的響應資料包在中。每個指令執行成功與否都有相應的傳回。其他的一些非預期的資訊(如有人撥号進來、線路無信号等)，子產品将有對應的一些資訊提示，接收端可做相應的處理。

1.2 AT優點

指令簡單易懂，并且采用标準序列槽來收發AT指令，這樣對裝置控制大大簡化了，轉換成簡單序列槽程式設計了。
AT指令提供了一組标準的硬體接口--序列槽。這個簡化的硬體設計.較新的電信網絡子產品，幾乎都采用序列槽硬體接口。
AT指令功能較全，可以通過一組指令完成裝置的控制，完成呼叫、短信、電話本、資料業務、傳真。

1.3 AT應用

基于AT自身具備的優點，使用起來簡單直接，功能簡潔，指令齊全，已經被應用到物聯網領域，比如提供完整的AT指令聯網功能和裝置生産需要的AT指令産測功能等。

02 YoC網絡設計

2.1 網絡架構

YoC的網絡架構支援以下兩種方式上網：

支援SoC 內建WiFi進行聯網。
支援AT指令通路外部的WiFi透傳模組進行聯網。

通過通路外部的WiFi透傳模組進行聯網除了需AT元件外，還需要有SAL, NEGMGR和WIFI驅動元件。各個元件負責的功能描述如下：

AT元件負責将上層調用的網絡功能以AT指令發送給WiFi透傳模組，同時接受WiFi透傳模組的傳回結果和資料傳回給上層。
WiFi驅動為上層元件Netmgr和SAL提供硬體能力支援
Netmgr為上層提供完整網絡管理功能。
SAL(Socket Abstract Layer)給網絡應用程式提供準備的Socket APIs.

2.2 透傳模組

YoC支援WiFi透傳模組的開發，除了AT元件外，我們還需要有ERS、LWIP元件和WIFI驅動元件。其中：

ERS元件負責注冊所有支援的AT指令，一旦AT Server收到AT指令後，馬上進行命名解析，從注冊的AT指令裡找到對應的指令處理函數開始執行，如果是聯網的Socket指令，就會通過調用LWIP元件擷取相應的指令資料。
LwIP元件主要負責接收和發送Wi-Fi TCPIP資料包。
WiFi資料驅動主要為上層元件提供硬體能力。
AT元件負責從主要接受指令和傳回指令結果資料給主要。

03 工作原理

3.1 基本架構

AT指令使用的場景必須存在AT Server和AT Client兩個角色。AT Client負責發送AT指令請求給AT Server， AT Server處理完後，傳回響應資料和結果給AT Client。通常的工作原理如下：

AT Client發送AT指令請求給AT Server。
AT Server接收到指令後，解析AT指令進行處理。
AT Server傳回處理後AT指令和結果資料。
AT Client接收到傳回AT指令後，解析AT指令後，按解析結果繼續接受資料。

AT元件完成 AT 指令的發送、指令格式及參數判斷、指令的響應、響應資料的接收、響應資料的解析、OOB 資料處理等整個 AT 指令資料互動流程。

3.2 AT Server

裝置利用AT元件的Server 角色功能可以為其他裝置提供自身功能，其他的裝置或上位機通過發送AT Server支援的AT指令來間接調用該裝置的能力。比如，上位機通過發送AT指令擷取該裝置的狀态和其他資訊以及調用相關功能。

通常具有AT Server的能力的裝置會支援一系列的AT指令集，這些指令集可以是标準的也可以擴充的。AT Client隻有發送AT Server支援的AT指令才能被正确的接收處理。

3.3 AT Client

裝置利用AT元件的Client角色功能可以通路其他具有AT Server功能的裝置或模組，進而利用該類的裝置或模組的功能實作聯網或其他的功能。比如，裝置通過發送AT指令給WiFi模組實作聯網功能。

04 WiFi透傳模組進行聯網

本章節我們講解如何通過通路外部的WiFi透傳模組進行聯網。

4.1 通道初始化

4.1.1 使用預設序列槽通道

在預設的情況下，AT元件使用UART序列槽來作為AT資料傳輸通道，可以使用一下接口進行通道的初始化。

atparser_uservice_t *atparser_init(utask_t *task, const char *name, uart_config_t *config)

4.1.2 使用自定義通道

如果實際用的資料通道不是UART序列槽，比如是SPI，則可以利用以下的接口來重新進行通道的初始化。

atparser_uservice_t *atparser_channel_init(utask_t *task, const char *name, void *config, at_channel_t *channel);

通道的基本操作主要包括：通道初始化、事件回調、資料發送和資料收發。是以開發者使用者需要自己移植這四個接口。

#define AT_CHANNEL_EVENT_READ  (1UL << 0)
#define AT_CHANNEL_EVENT_WRITE (1UL << 1)
#define AT_CHANNEL_OVERFLOW    (1UL << 2)

typedef void (*channel_event_t)(int event_id, void *priv);

typedef struct {
    void* (*init)(const char *name, void *config);                    //通道初始化
    int (*set_event)(void *hdl, channel_event_t evt_cb, void *priv);  //設定通道事件回調，包含資料到達，資料發送完成、資料溢出
    int (*send)(void *hdl, const char *data, int size);               //資料發送
    int (*recv)(void *hdl, const char *data, int size, int timeout);  //資料接收
} at_channel_t;

具體可以參考at/port/uart_aos.c裡的序列槽實作。

4.2 指令收發

4.2.1 指令發送

AT Client通過atparser_send發送使用AT指令，發送的指令以ASCII碼的子串且"AT"字元打頭。

int atparser_send(atparser_uservice_t *at, const char *command, ...)

4.2.2 命名接收

AT Client通過atparser_recv接收指令，接受的資料以ASCII碼的子串且"OK"字元結尾。

int atparser_recv(atparser_uservice_t *at, const char *response, ...)

4.3 AT指令實作

4.3.1 Wi-Fi功能接口實作

我們采用ESP8266的Wi-Fi模組，需要支援ESP8266 WiFi驅動接口，主要包括以下接口，用于初始化Wi-Fi模組，啟動Wi-Fi功能，擷取和設定工作模式以及擷取目前聯網狀态等。具體ESP8266 AT指令說明參考第7章節。

static wifi_driver_t esp8266_wifi_driver = {
    .init                = esp8266_init,
    .deinit              = esp8266_deinit,
    .start               = esp8266_start,
    .stop                = esp8266_stop,
    .reset               = esp8266_reset,
    .set_mode            = esp8266_set_mode,
    .get_mode            = esp8266_get_mode,
    .sta_get_link_status = esp8266_drv_get_link_status,
    .set_smartcfg        = esp8266_smartconfig,
};

4.3.2 網絡管理接口實作

網絡管理子產品需要擷取裝置的網絡IP位址，MAC位址， DNS服務位址等資訊，通過以下接口實作。具體ESP8266 AT指令說明參考第7章節。

static net_ops_t esp8266_net_driver = {
    .set_mac_addr   = esp8266_set_mac_addr,
    .start_dhcp     = NULL,/*esp8266_start_dhcp*/
    .stop_dhcp      = NULL,/*esp8266_stop_dhcp*/
    .set_ipaddr     = esp8266_set_ipaddr,
    .get_ipaddr     = esp8266_get_ipaddr,
    .get_mac_addr   = esp8266_get_mac_addr,
    .set_dns_server = esp8266_set_dns_server,
    .get_dns_server = esp8266_get_dns_server,
    .ping           = esp8266_ping_remote,
    .subscribe      = esp8266_subscribe,
};

4.3.3 SAL接口實作

SAL接口主要用于網絡TCPIP通訊，包括資料傳輸，資料發送，連接配接管理等，通過以下接口實作。具體ESP8266 AT指令說明參考第7章節。

static sal_op_t esp8266_sal_driver = {
    .version                        = "1.0.0",
    .init                           = esp8266_wifi_module_init,
    .start                          = esp8266_wifi_module_conn_start,
    .send                           = esp8266_wifi_module_send,
    .domain_to_ip                   = esp8266_wifi_module_domain_to_ip,
    .close                          = esp8266_wifi_module_conn_close,
    .deinit                         = esp8266_wifi_module_deinit,
    .register_netconn_data_input_cb = esp8266_wifi_packet_input_cb_register,
    .register_netconn_close_cb      = esp8266_wifi_close_cb_register,
};

05 ESP8266 WiFi AT指令

5.1 測試AT文法規則：

指令類型	文法	傳回和說明
執行指令	AT	OK

5.2 WiFi功能AT指令

5.2.1 選擇WiFi應用模式

AT+CWMODE文法規則：


設定指令	AT+CWMODE = <mode>
此指令需重新開機後生效(AT+RST)
查詢指令	AT+CWMODE?	+CWMODE:<mode>OK
目前處于哪種模式？
測試指令		+CWMODE:(<mode>取值清單)OK
目前可支援哪些模式？

參數定義：

參數	定義	取值	對取值的說明
<mode>	WiFi應用模式	1	Station模式
2	AP模式
3	AP+Station模式

5.2.2 列出目前可用接入點

AT+CWLAP文法規則：


	AT+CWLAP	+CWLAP: <ecn>,<ssid>,<rssi>[,<mode>]OK
此指令傳回AP清單


<ecn>	加密方式	OPEN
	WEP
	WPA_PSK
	WPA2_PSK
4	WPA_WPA2_PSK
<ssid>	接入點名稱	字元串參數
<rssi>	信号強度
	連接配接模式	手動連接配接
	自動連接配接

5.2.3 加入接入點

AT+CWJAP文法規則：


	AT+CWJAP=<ssid>,<pwd>	OK或ERROR
加入該AP成功則傳回OK，失敗則傳回ERROR
	AT+CWJAP?	+CWJAP:<ssid>OK
傳回目前選擇的AP


		字元串型
<pwd>	密碼	字元串型，最長64位元組，ASCII編碼

5.2.4 退出接入點

AT+CWQAP文法規則：


	AT+CWQAP
表示成功退出該AP
	AT+CWQAP=?
查詢該指令是否支援

5.2.5 設定AP模式下的參數

AT+CWSAP文法規則：


	AT+CWSAP=<ssid>,<pwd>,<chl>, <ecn>
設定參數成功
	AT+CWSAP?
查詢目前AP參數









<chl>	通道号

5.2.6 建立TCP/UDP連接配接

AT+CIPSTART文法規則：


	單路連接(+CIPMUX=0)時：AT+CIPSTART=<type>,<addr>,<port>多路連接配接(+CIPMUX=1)時：AT+CIPSTART=<id>,<type>,<addr>,<port>	如果格式正确，傳回：OK否則傳回：+CME ERROR: invalid input value連接配接成功，傳回：CONNECT OK (CPIMUX=0)<id>,CONNECT OK (CIPMUX=1)如果連接配接已經存在，傳回：ALREADY CONNECT連接配接失敗傳回：CONNECT FAIL (CIPMUX=0)<id>,CONNECT FAIL (CIPMUX=1)


<id>	LinkNo.	0~4	表示連接配接序号0号連接配接可client或server連接配接，其他id隻能用于連接配接遠端server
<type>	連接配接類型	“TCP”/”UDP”
<addr>	遠端伺服器IP位址
<port>	遠端伺服器端口号

5.2.7 連接配接狀态

AT+CIPSTATUS文法規則：


	AT+CIPSTATUS	如果是單路連接配接(AT+CIPMUX=0)，傳回：OKSTATE: <sl_state>
如果是多路連接配接(AT+CIPMUX=1)，傳回：OKSTATE:<ml_state>
如果配置為伺服器：STATE:IP STATUSS:<sid>,<port>,<server state>C:<cid>, <TCP/UDP>, <IP address>, <port>, <client state>
	AT+CIPSTATUS=?	傳回：OK


<sl_state>	單連接配接狀态	IP INITIAL	初始化
IP STATUS	獲得本地IP狀态
TCP CONNECTING/ UDP CONNECTING	TCP連接配接中/ UDP端口注冊中
CONNECT OK	連接配接建立成功
TCP CLOSING/ UDP CLOSING	正在關閉TCP連接配接，正在登出UDP端口
<ml_state>	多連結狀态

<sid>	伺服器 id	0~1	取值為0和1
<server state>	伺服器狀态	OPENING	正在打開
LISTENING	正在監聽
CLOSING	正在關閉
<cid>	用戶端		取值為0,1,2,3,4
<IP address>	IP位址	-	字元串參數(字元串需要加引号)
	伺服器監聽端口号		整數型
<client state>	用戶端狀态	CONNECTED	已連接配接
CLOSED	已關閉

5.2.8 啟動多連接配接

AT+CIPMUX文法規則：


	AT+CIPMUX=<mode>	OK如果已經處于多連接配接模式，則傳回Link is builded
啟動多連接配接成功
	AT+CIPMUX?	+CIPMUX:<mode>OK
查詢目前是否處在多連接配接模式


	是否處在多連接配接模式	單連接配接模式
	多連接配接模式

5.2.9 發送資料

AT+CIPSEND文法規則：


	單路連接(+CIPMUX=0)時：AT+CIPSEND=<length>多路連接配接(+CIPMUX=1)時：AT+CIPSEND=<id>,<length>	響應	子產品收到指令後先換行傳回”>”，然後開始接收序列槽資料，當資料長度滿length時發送資料如果未建立連接配接或連接配接被斷開，傳回ERROR如果資料發送成功，傳回SEND OK
說明	發送指定長度的資料
測試指令	AT+CIPSEND?		單路連接配接(AT+CIPMUX=0)傳回：+CIPSEND: <length>OK
多路連接配接(AT+CIPMUX=1)傳回：+CIPSEND: <0-7>,<length>OK
	AT+CIPSEND		AT+CIPMODE=1并且作為用戶端模式下，進入透傳模式(需要支援硬體流控，否則大量資料情況下會丢資料)子產品收到指令後先換行傳回”>”，然後會發送序列槽接收到的資料。


<length>	資料長度	機關：位元組
			連接配接序号

5.2.10 關閉TCP/UDP連接配接

AT+CIPCLOSE文法規則：


	單路連接配接時AT+CIPCLOSE=<id>	傳回：CLOSE OK
多路連接配接時AT+CIPCLOSE=<n>[,<id>]	傳回：<n>,CLOSE OK
	AT+CIPCLOSE	如果關閉成功，傳回：CLOSE OK如果關閉失敗，傳回：ERROR
	AT+CIPCLOSE?
注意事項	l 執行指令隻對單連結有效，多連結模式下傳回 ERROR

執行指令AT+CIPCLOSE隻有在TCP/UDP CONNECTING或CONNECT OK狀态下才會關閉連接配接，否則會認為關閉失敗傳回ERROR
單路連接配接模式下，關閉後的狀态為IP CLOSE


	關閉模式	慢關（預設值）
	快關
<n>		0~7	整數型，表示連接配接序号

5.2.11 擷取本地IP位址

AT+CIFSR文法規則：

	響應和說明
AT+CIFSR		+ CIFSR:<IP address>OK或者ERROR
AT+CIFSR=?


	本機目前的IP位址(station)

5.2.12 選擇TCPIP應用模式

AT+CIPMODE文法規則：

		傳回
	AT+CIPMODE=<mode>
	AT+CIPMODE?	+CIPMODE: <mode>OK


	TCPIP應用模式	非透明傳輸模式，預設模式
	透明傳輸模式

5.2.13 設定伺服器主動斷開的逾時時間

AT+CIPSTO文法規則：

[size=9.5000pt]

[size=9.5000pt]文法

AT+CIPSTO=<server

timeout>

AT+CIPSTO?

+CIPSTO:<server

timeout>OK

[size=9.5000pt][size=9.5000pt]參數定義：

[size=9.5000pt]參數	[size=9.5000pt]定義	[size=9.5000pt]取值
<server timeout>	用來設定伺服器主動斷開連接配接的逾時時間	0~28800(s)	用本指令設定好逾時時間後，伺服器到時間就斷開連接配接。

5.2.14 設定波特率

AT+CIOBAUD文法規則：


	AT+CIOBAUD=<rate>	傳回：

OK 預設波特率是9600參數定義：


<rate>	波特率，機關bps	自适應波特率
110
300
1200
2400
4800
9600
14400
19200
28800
38400
57600
115200
230400
460800
921600

06 下期預告

AT元件對AT指令的接收和發送進行了有效封裝，為上層的應用提供提供了統一的調用接口，對下層的實體通道接口适配封裝，保證上層的應用不用關心底層實體通道的通訊實作，大大減少了使用者應用代碼開發。

以上即為AT元件的全部介紹，下期内容我們将帶來YoC的AV（多媒體）元件介紹，歡迎大家持續關注RISC-V系列内容。

RISC-V生态全景解析（十二）：YoC元件介紹系列二：AT元件

01 簡介

02 YoC網絡設計

03 工作原理

04 WiFi透傳模組進行聯網

05 ESP8266 WiFi AT指令

06 下期預告

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