RT-Thread發(fā)布SAL套接字抽象層，帶來(lái)全新物聯(lián)網(wǎng)軟件開(kāi)發(fā)模式

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因?yàn)橐B接網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的多樣化，導(dǎo)致軟件的開(kāi)發(fā)難度和復(fù)雜度大幅地增加，開(kāi)發(fā)方式也會(huì)與之前的嵌入式設(shè)備大不一樣。當(dāng)前主流的軟件開(kāi)發(fā)模式是怎么樣的呢?我們以一個(gè)典型的MCU+WiFi/NB-IoT SoC架構(gòu)的IoT設(shè)備開(kāi)發(fā)為例(圖示一)，開(kāi)發(fā)人員需要針對(duì)特定的無(wú)線SoC/模塊，開(kāi)發(fā)MCUTCP/IP協(xié)議層以上的應(yīng)用，包括MQTT、HTTP、Web Socket、業(yè)務(wù)類應(yīng)用等等。一旦用戶更換了無(wú)線芯片或模塊，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議、編程接口等的不統(tǒng)一，上層應(yīng)用都需要做大幅的改動(dòng)甚至要重頭來(lái)過(guò)。

(圖示一：當(dāng)前的軟件開(kāi)發(fā)模式)

而如果采用了RT-Thread操作系統(tǒng)的SAL抽象層(圖示二)，開(kāi)發(fā)者則無(wú)須考慮系統(tǒng)采用的是哪種無(wú)線方式、哪種無(wú)線芯片、甚至哪種模塊，哪種接口，只需調(diào)用上層的API接口，即可實(shí)現(xiàn)一次開(kāi)發(fā)，跨平臺(tái)使用。不僅如此，RT-Thread支持的各種IoT軟件包，都可以很方便的“即裝即用”。

(圖示二：具備SAL的軟件開(kāi)發(fā)模式)

以上可見(jiàn)，RT-Thread此次發(fā)布的SAL可謂對(duì)IoT產(chǎn)業(yè)意義重大，真正實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)(MCU+無(wú)線芯片/模塊)層面的跨平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)及兼容，暨ACS(Application Cross System)，后期的應(yīng)用擴(kuò)展也會(huì)變得易如反掌。

SAL，即Socket abstraction layer的縮寫(xiě)，意為套接字抽象層，處于網(wǎng)絡(luò)硬件層與應(yīng)用層之間。 其前身是 RT-Thread 的 DFS_NET 組件，由于其對(duì) lwIP 有一定的依賴，存在局限性，RT-Thread對(duì)其進(jìn)行了近乎重構(gòu)的再造。SAL 的孕育而出，使得 RT-Thread 可以無(wú)縫接入各式各樣的網(wǎng)絡(luò)芯片或模塊(例如： W5500/CH395 這類自帶協(xié)議棧的以太網(wǎng)芯片，帶 AT指令的 WiFi 模塊、GPRS 模塊、NB-IoT 模塊等等)，極大地提升了RT-Thread 在 IoT 領(lǐng)域?qū)τ诓煌W(wǎng)絡(luò)硬件的兼容性。其主要特性如下(圖示三)：

l抽象、統(tǒng)一多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接口

l提供標(biāo)準(zhǔn) BSD Socket API

l統(tǒng)一 fd(file descriptor)管理方式

(圖示三：網(wǎng)絡(luò)框架圖)

下面將站在與 SAL 相關(guān)聯(lián)的模塊角度，說(shuō)明 SAL 的功能與實(shí)現(xiàn)：

應(yīng)用層 ：應(yīng)用層在做網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)時(shí)，可以直接使用 SAL 提供的 BSD Socket API 接口。接口層的統(tǒng)一抽象，使 得我們的開(kāi)發(fā)者也可以快速應(yīng)用 RT-Thread 提供的眾多支持 BSD Socket 接口的 IoT 軟件包。讓我們的用戶 在網(wǎng)絡(luò)編程方面極大的提升了軟件的可重用性。

SAL 實(shí)現(xiàn)層：該層位于 SAL 的底部，針對(duì)不同的模塊、芯片或協(xié)議棧，完成與 SAL 框架的對(duì)接實(shí)現(xiàn)。接入完成后，應(yīng)用層幾乎不需要關(guān)心真正的網(wǎng)絡(luò)接入方式，降低了應(yīng)用層與底層的耦合。

DFS 文件系統(tǒng)層：SAL 與 DFS 緊密結(jié)合， Socket 描述符與fd文件描述符可以完全對(duì)應(yīng)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了fd的統(tǒng)一管理。使得應(yīng)用層可以通過(guò)read/write 、 poll/select 接口操作 Socket 套接字，更加兼容 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用場(chǎng)景：

 對(duì)接 AT 指令的網(wǎng)絡(luò)模塊

在使用這些 AT 模塊做網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)時(shí)，不可避免地會(huì)在我們的應(yīng)用代碼中耦合很多與模塊相關(guān)的 AT 通信代碼。這樣也會(huì)導(dǎo)致，以前使用標(biāo)準(zhǔn)的 BSD Socket 開(kāi)發(fā)過(guò)的組件沒(méi)法被重用過(guò)來(lái)。

有了SAL，只需要我們針對(duì)AT 模塊的指令方式，實(shí)現(xiàn) SAL的對(duì)接接口(RT-Thread已經(jīng)提供了常用模塊的實(shí)現(xiàn)，例如，樂(lè)鑫的 ESP8266，移遠(yuǎn)的 M26)，上層應(yīng)用即可愉快地進(jìn)行Socket編程了。

這里稍微提一下，RT-Thread 的 AT 組件已具有上述功能，很快將會(huì)發(fā)布，敬請(qǐng)期待……

對(duì)接內(nèi)置協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)芯片

隨著像 W5500/CH395 這類網(wǎng)絡(luò)芯片的越來(lái)越普及，我們的 MCU 也就不需要跑網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧了，極大地降低了MCU的資源占用情況?？墒歉鶤T模塊也有同樣的問(wèn)題，怎么樣才能保證應(yīng)用層依然很簡(jiǎn)單地使用標(biāo)準(zhǔn)Socket進(jìn)行編程?這個(gè)問(wèn)題就交給SAL去解決吧。SAL 造好了適配這些芯片的輪子，會(huì)方便我們所有使用 RT-Thread + W5500/CH395 的開(kāi)發(fā)者。

非lwIP的 TCP/IP 協(xié)議棧

在一些特殊領(lǐng)域，可能lwIP并不能夠滿足我們的用戶要求。更換 TCP/IP 協(xié)議棧就不可避免。正是因?yàn)橛辛?SAL 框 架，新的協(xié)議棧，只需要與其對(duì)接完畢，上層應(yīng)用即可放心使用，以前的代碼照樣也可以被拿來(lái)重用。

Socket CAN

Socket CAN 作為L(zhǎng)inux上CAN編程的一種方式，它簡(jiǎn)易易用，編程順手。很多用戶也想在 RT-Thread 上實(shí)現(xiàn) Socket CAN 編程，這個(gè)時(shí)候就需要 SAL 上場(chǎng)了。只需要我們?cè)诘讓邮褂?RT-Thread CAN 設(shè)備實(shí)現(xiàn) SAL框架對(duì)應(yīng)的接口即可。