Testowanie wątku z użyciem wizualizacji

1. Wprowadzenie

Co to są Thread, OpenThread, OTNS i Jedwab?

Thread to oparty na adresie IP protokół sieci bezprzewodowej sieci o niskiej mocy, który umożliwia bezpieczną komunikację między urządzeniami i między urządzeniami. Sieci wątków mogą dostosowywać się do zmian w topologii, aby uniknąć pojedynczego punktu awarii.

Więcej informacji: więcej informacji znajdziesz w artykule Wprowadzenie do wątku.

OpenThread to opracowany przez Google projekt open source oprogramowania Thread. Mimo małego rozmiaru kodu i zasięgu pamięci OpenThread obsługuje wszystkie funkcje określone w specyfikacji Thread.

Za pomocą symulatora sieci OpenThread (OTNS) można symulować sieci typu Thread, przeprowadzając symulowane węzły OpenThread na platformach POSIX. OTNS oferuje łatwy w użyciu interfejs internetowy (OTNS-Web), który umożliwia wizualizację i obsługę symulowanych sieci Thread.

Silk to w pełni zautomatyzowana platforma testowa do weryfikowania wydajności funkcji, funkcji i systemu OpenThread na prawdziwych urządzeniach.

Czego się nauczysz

• Platforma weryfikacji funkcji OpenThread: jedwab
• Tworzenie pakietu OpenThread dla prawdziwych urządzeń z włączoną funkcją OTNS
• Używaj interfejsu OTNS-Web do monitorowania stanu sieci typu Thread utworzonych przez uruchomienie przypadków testowych jedwabiu

Ćwiczenia z programowania koncentrują się na korzystaniu z jedwabiu z OTNS. Inne funkcje Silk i OTNS nie są brane pod uwagę.

Czego potrzebujesz

Sprzęt:

• 6 nord północnych
• 6 kabli USB do micro-USB do podłączenia płyt
• hub USB

Oprogramowanie:

• Linux x86_64.
• Git (Git).
• Wersja 1.11+.
• Przeglądarka. OTNS-Web wyświetla symulacje w przeglądarce.

Wymagania wstępne:

• Wprowadzenie do wątków.
• Utwórz sieć wątków przy użyciu tablic nRF52840 i OpenThread.
• Symuluj siecie wątków przy użyciu OTNS.

2. Wymagania wstępne

Ukończ wcześniejsze podstawowe ćwiczenia z programowania

• Wprowadzenie do wątków. Musisz znać podstawowe zagadnienia związane z wątkami, aby lepiej zrozumieć, czego nauczasz w tym ćwiczeniu z programowania.
• Utwórz sieć wątków przy użyciu tablic nRF52840 i OpenThread. W tym ćwiczeniu założono, że udało Ci się utworzyć sieć w wątkach.
• Symuluj siecie wątków przy użyciu OTNS. W tym ćwiczeniu założono, że udało Ci się uruchomić narzędzie OTNS.

Sprawdzanie wymagań wstępnych

Upewnijmy się, że spełnione są wszystkie wymagania wstępne.

1. Uruchom plik which otns, by sprawdzić, czy plik wykonywalny otns można wyszukać w $PATH.
2. Uruchom plik which wpantund, aby upewnić się, że wpantund jest dostępny.
3. Upewnij się, że dostępne są łańcuch narzędzi ARM GNU, pakiety J-Link i nrfjprog.

Uwaga: aby uzyskać wskazówki dotyczące konfiguracji, zapoznaj się z dokumentacją. Warunek wstępny 1 pochodzi od symulowania sieci wątków przy użyciu OTNS, a inne z Build a Thread network with nRF52840 boards and OpenThread.

3. Konfiguracja jedwabiu

Aby sklonować Silk i skonfigurować środowisko, uruchom te polecenia w katalogu źródłowym:

$ git clone https://github.com/openthread/silk.git
$ cd silk
$ ./bootstrap.sh
$ sudo make install-cluster

Zdefiniuj plik konfiguracji sprzętu

Aby umożliwić narzędziu Silk zbieranie dostępnych zasobów sprzętowych połączonych z Twoim komputerem, zdefiniuj plik hwconfig.ini w tym formacie:

[DEFAULT]
ClusterID: 0
LayoutCenter: 300, 300
LayoutRadius: 100

[Dev-8A7D]
HwModel: Nrf52840
HwRev: 1.0
InterfaceSerialNumber: E1A5012E8A7D
USBInterfaceNumber: 1
DutSerial: 683536778

W jednym z Jedwab jest zainstalowane narzędzie o nazwie usbinfo, które pozwala sprawdzić numer seryjny interfejsu i numer interfejsu USB. DutSerial jest numerem SN wydrukowanym na elemencie lub wyświetlanym przez usbinfo w przypadku produktów J-Link.

Strona InterfaceSerialNumber jest widoczna dopiero po załadowaniu tablicy Devboard nRF52840 za pomocą USB=1.

Pola LayoutCenter i LayoutRadius w sekcji [DEFAULT] określają kształt układu podczas wizualizacji urządzeń w interfejsie internetowym. Warto zacząć od tych wartości.

Następnie definiuje sekcję dla każdego urządzenia testowego i podaje odpowiednie informacje o sprzęcie.

4. Kompilowanie OpenThread z włączoną usługą OTNS

Obraz budynku i migotanie

Domyślnie urządzenia OpenThread nie emitują wiadomości związanych z OTNS. Aby umożliwić płytom deweloperskim wysyłanie komunikatów o stanie do interfejsów logu niezbędnych do wizualizacji OTNS, uruchom poniższe polecenie w katalogu źródłowym OpenThread w celu utworzenia obrazu FTD i przekształcenia go w format szesnastkowy.

$ git clone https://github.com/openthread/ot-nrf528xx.git --recursive
$ cd ot-nrf528xx
$ ./script/bootstrap
$ ./script/build nrf52840 USB_trans -DOT_COMMISSIONER=ON -DOT_JOINER=ON -DOT_OTNS=ON
$ cd ./build/bin
$ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-ncp-ftd ot-ncp-ftd.hex

Więcej informacji o tworzeniu i konfigurowaniu OpenThread znajdziesz w artykule Build OpenThread.

Aby dodać tablice, wykonaj instrukcje z kroku 4 ćwiczenia z programowania dotyczące sieci wątków i wykorzystaj nrfjprog. Następnie podłącz wszystkie tablice przez port USB nRF do hosta. Ten sam zestaw kabli USB do micro-USB można odłączyć od portów J-Link i podłączyć do portów USB nRF nRF52840. Dzięki temu wystarczy wykonać 6 testowych kabla. Aby uniknąć problemów, użyj 12 kabli i podłącz je do obu portów.

5. Uruchamianie serwera OTNS w trybie prawdziwym

Uruchomienie OTNS z parametrami domyślnymi pozwala symulować sieć typu Thread. Aby użyć jej jako narzędzia do wizualizacji w rzeczywistej sieci fizycznej, uruchom ją za pomocą:

otns -raw -real -ot-cli otns-silk-proxy

Te argumenty informują OTNS, że powinny zostać wyświetlone wiadomości gRPC i UDP, które opisują, jak powinna być wizualna sieć Thread, zamiast przeprowadzać symulację wielu procesów ot-cli. Przeglądarka powinna automatycznie otworzyć stronę wizualizacji z pustym obszarem roboczym.

6. Uruchamianie Jedwabnych przypadków testowych z obsługą OTNS

Silk to w pełni zautomatyzowana platforma testowa do weryfikowania wydajności, funkcji i wydajności systemu OpenThread na rzeczywistych urządzeniach. Instrukcje korzystania z README znajdziesz w jego projekcie.

Plik silk_run_test.py dostępny pod adresem silk/unit_tests ułatwi Ci zadanie. Silk zapewnia obsługę OTNS podczas uruchamiania zgłoszenia testowego. Usługa OTNS w trybie rzeczywistym działa już lokalnie, więc musimy tylko zmodyfikować plik silk_run_test.py, podając odpowiednie lokalizacje dla pliku dziennika wyjściowego, wejściowych testów testowych i pliku hwconfig.ini. Argument -s localhost informuje Silk, że ma wysyłać wiadomości OTNS na adres localhost.

Możesz na przykład przeprowadzić test o nazwie ot_test_form_network.py, korzystając z tych modyfikacji pliku silk_run_test.py. /opt/openthread_test/ to domyślna ścieżka, której używa Silk na potrzeby danych wyjściowych i pliku konfiguracji, ale możesz użyć dowolnej ścieżki.

silk_run_test.py,

import datetime
import os

from silk.tests import silk_run

RESULT_LOG_PATH = '/opt/openthread_test/results/' + 'silk_run_' + \
                  datetime.datetime.today().strftime('%m-%d') + '/'
CONFIG_PATH = '/opt/openthread_test/'

os.chdir('~/src/silk/silk/tests/')

timestamp = datetime.datetime.today().strftime('%m-%d-%H:%M')

run_log_path = RESULT_LOG_PATH + 'test_run_on_' + timestamp + '/'

argv = [
    'tests/silk_run.py',
    '-v2',
    '-c', CONFIG_PATH + 'hwconfig.ini',
    '-d', run_log_path,
    '-s', 'localhost',
    'ot_test_form_network.py'
]

silk_run.SilkRunner(argv=argv)

Topologia wizualizacji sformatowanej sieci pojawi się w interfejsie internetowym OTNS.

W lewym górnym rogu znajdziesz statystyki wizualizacji, wersję OT i tytuł testu. W lewym dolnym rogu znajdują się elementy sterujące oknem dziennika wyświetlane po prawej stronie. Początkowo węzły są dodawane, ale nie jest tworzona sieć. Wraz z testem zmienia się tryb i rola każdego węzła, a także tworzone są połączenia.

7. Gratulacje

Gratulacje, udało Ci się przeprowadzić test jedwabiu na fizycznych urządzeniach z wątkami i wizualizować go za pomocą OTNS.

Przeprowadzono test jedwabiu przy użyciu płytek programistycznych, które zawierają oprogramowanie układowe z obsługą OTNS. Zarządy raportują stan do serwera Silk, który monitoruje i agreguje je wszystkie i wysyła do usługi OTNS wraz z innymi informacjami testowymi. Działające w trybie rzeczywistym OTNS wizualizuje sieć dotyczącą wątków.

Co dalej?

Spróbuj uruchomić inne przypadki testowe OpenThread zawarte w pakiecie jedwabiu.

Więcej informacji

W openthread.io i Silk znajdziesz różne zasoby OpenThread.

Dokumentacja

• Przewodniki na temat OpenThread
• Ćwiczenia z programowania OTNS