Programando NINA-B112 em Apache MynewT: COLOCANDO B112 NUMA REDE BLE MESH COM Apache Mynewt

COLOCANDO B112 NUMA REDE BLE MESH COM Apache Mynewt - REVISÃO mynewt 1.8

(SEGGER JTAG)

O objetivo deste BLOG é demonstrar de forma simplificada como é possível fazer com que o módulo u-BLOX NINA B112 seja um nó de uma REDE MESH (através do Apache Mynewt) e assim poder controlar uma lâmpada a qual é também um nó desta mesma REDE MESH.

Foram utilizados EVK-NINA-B1 bem como BREAKOUTS para testes. Como provisioning foi utilizado um RASPBERRY PI ZERO W.

MESH

Com o Bluetooth Mesh, não há necessidade de uma rede compartilhada como WiFi. Cada nó da malha pode retransmitir mensagens para outros nós da malha. Para que as nossas lâmpadas pudessem transmitir mensagens de ligar / desligar umas às outras por toda a casa ... Talvez fora de casa também! (Pense em luzes de Natal)

Agora, o Bluetooth Mesh é incrivelmente complicado e difícil de entender ... Então, vou explicar em pequenos pedaços (enquanto estou aprendendo sozinho!)

-Lup Yuen Lee

Sobre Apache Mynewt

Construído para wireless

Atenda às demandas de seu aplicativo a partir de uma variedade de pilhas de rede de código aberto, por exemplo. BLE 5, Bluetooth Mesh, Wi-Fi, LoRaWAN e muito mais ...

Implementação flexível e poderosa do BLE 5 (NimBLE)

Full stack, host only ou controller only - a sua escolha
Máximo rendimento de 2Mbps
Mais de 32 conexões simultâneas, múltiplas conexões em funções centrais e periféricas simultâneas

Mais sobre o NimBLE ...

Suporte LoRa PHY e LoRaWAN
Rádio LoRa PHY / transceptor (SX1276)
Protocolo LoRaWAN para terminais de classe A e classe C
API para uso de aplicativos com um aplicativo de amostra

Bluetooth Mesh

Modelos de Fundação (função de servidor)
Portadores de aprovisionamento: PB-ADV e PB-GATT
Portadores de publicidade e GATT para transporte de mensagens
Recursos opcionais de retransmissão e proxy

Suporte nativo para TCP / IP, UDP

Suporta protocolos para redes restritas, por ex. CoAP e 6LoWPAN

Segurança desde o início

Certifique-se de que a segurança esteja incorporada no código, bem como o gerenciamento do ciclo de vida do produto.

Bootloader seguro para verificar a integridade e autenticidade do firmware
Identidade do dispositivo para provisionamento seguro
Transferências de dados autenticadas, autorizadas e criptografadas
Interface abstraída para aproveitar a segurança de hardware
Mais sobre a segurança do Mynewt OS ..

Operações prontas

Prepare sua rede de bilhões de IoT para monitoramento, solução de problemas, gerenciamento e atualização remotos.

Módulo de gerenciamento de imagens para permitir atualizações de firmware remotas eficientes, com reconhecimento de falhas e confiáveis
Módulos de log que podem ser chamados em vários níveis de granularidade, incluindo logs de reinicialização especializados
Módulos de estatísticas ricamente instrumentados para componentes do SO e interfaces de rede
Fácil de usar a estrutura do sensor para conectar uma variedade de sensores
Descoberta automática e gerenciamento usando OIC1.1, o padrão de plataforma IoT da OCF (Open Connectivity Foundation)

Fácil de usar

Componha, ajuste e crie sua imagem em horas ou até minutos.

Inicialização de hardware em arquivo de configuração única para o BSP escolhido
Inicialização de parâmetros de serviço em um único arquivo de configuração para o módulo escolhido, e. Controlador BLE
Gerenciamento inteligente de pacotes e construção usando a ferramenta Newt
Auditorias automáticas de configuração usando o Newt Tool

Espero que você já tenha instalado o mynewt em seu computador, caso contrário leia os outros BLOGS do autor, enfim:

Tenha Segger J-Link instalado

-O EVK-NINA-B1 já possui Software SEGGER J-LINK

Presume-se que você já instalou a ferramenta newt.

Presume-se que você compreenda o básico do sistema operacional mynewt

ROTEIRO

1) Instalando o MyNewt

Instalação

Antes instale o MYNEWT para WINDOWS por qui

https://mynewt.apache.org/latest/newt/install/newt_windows.html

Instale MSYS2/MinGW.

Instale com pacman o vim, nano, tar, tree, GIT (no msys32)

Instale o GO

 pacman -S mingw-w64-x86_64-go

Instale a versão mais recente (1.6.0) do newt do binário (na pasta bin do GO)

Apache Download Mirrors, jogue em /msys64/home/usuario o apache-mynewt-newt-bin-windows-1.8.0.tgz e execute

tar -xzf apache-mynewt-newt-bin-windows-1.8.0.tgz -C /usr/bin --strip-components=1 apache-mynewt-newt-bin-windows-1.8.0/newt.exe

Crie um projeto

$ mkdir ~/dev
$ cd ~/dev
$ newt new myproj
Downloading project skeleton from apache/mynewt-blinky...
Installing skeleton in myproj...
Project myproj successfully created.
$ cd myproj
$ newt upgrade
apache-mynewt-core

Crie os destinos Boot e APP

$ newt target create nrf52_boot
$ newt target set nrf52_boot app=@apache-mynewt-core/apps/boot
$ newt target set nrf52_boot bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1
$ newt target set nrf52_boot build_profile=optimized

$ newt target create nrf52_blinky
$ newt target set nrf52_blinky app=apps/blinky
$ newt target set nrf52_blinky bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1
$ newt target set nrf52_blinky build_profile=debug

Veja se criou

$ newt target show
targets/nrf52_blinky
    app=apps/blinky
    bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1
    build_profile=debug
targets/nrf52_boot
    app=@apache-mynewt-core/apps/boot
    bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1
    build_profile=optimized

Gere os executáveis (Boot e APP)

$ newt target set nrf52_boot app=@mcuboot/boot/mynewt
$ newt build nrf52_boot
Building target targets/nrf52_boot
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/image_ec256.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/image_ec.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/image_rsa.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/crypto/mbedtls/src/aes.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/loader.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/image_validate.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/boot/bootutil/src/bootutil_misc.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/apps/boot/src/boot.c

    ...

Archiving sys_mfg.a
Archiving sys_sysinit.a
Archiving util_mem.a
Linking ~/dev/myproj/bin/targets/nrf52_boot/app/apps/boot/boot.elf
Target successfully built: targets/nrf52_boot

$ newt build nrf52_blinky    
Building target targets/nrf52_blinky
Assembling repos/apache-mynewt-core/hw/bsp/nrf52dk/src/arch/cortex_m4/gcc_startup_nrf52_split.s
Compiling repos/apache-mynewt-core/hw/bsp/nrf52dk/src/sbrk.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/hw/cmsis-core/src/cmsis_nvic.c
Compiling repos/apache-mynewt-core/hw/drivers/uart/uart_hal/src/uart_hal.c
Assembling repos/apache-mynewt-core/hw/bsp/nrf52dk/src/arch/cortex_m4/gcc_startup_nrf52.s
Compiling apps/blinky/src/main.c

    ...

Archiving sys_mfg.a
Archiving sys_sysinit.a
Archiving util_mem.a
Linking ~/dev/myproj/bin/targets/nrf52_blinky/app/apps/blinky/blinky.elf
Target successfully built: targets/nrf52_blinky

Crie a imagem da aplicação

$ newt create-image nrf52_blinky 1.0.0
App image succesfully generated: ~/dev/myproj/bin/targets/nrf52_blinky/app/apps/blinky/blinky.img

2) Instalando APP MESH (mingw32)

newt new mymesh

cd mymesh

newt upgrade -v

newt target create nrf52_boot

newt target set nrf52_boot app=@apache-mynewt-core/apps/boot

newt target set nrf52_boot bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1

newt target set nrf52_boot build_profile=optimized

newt target create nrf52_mesh

newt target set nrf52_mesh app=apps/mymesh

newt target set nrf52_mesh bsp=@apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1

https://github.com/apache/mynewt-nimble

newt target set nrf52_mesh app=@apache-mynewt-nimble/apps/blemesh_models_example_2

newt target set nrf52_mesh build_profile=optimized

**newt target set nrf52_mesh build_profile=debug

overload .Text in 5k

newt target set nrf52_boot app=@mcuboot/boot/mynewt

newt build nrf52_boot

Adicionar em bsp.h (nina-b1) os GPIOS para LED_ e BUTTON_

MSYS ~/dev/myproj/mymesh/repos/apache-mynewt-core/hw/bsp/nina-b1/include/bsp

/* LED pins */

#define LED_BLINK_PIN (8)

#define LED_1 (8)

#define LED_2 (18)

#define LED_3 (8)

#define LED_4 (18)

/* BUTTON pins */

#define BUTTON_1 (16)

#define BUTTON_2 (30)

#define BUTTON_3 (99)

#define BUTTON_4 (99)

newt build nrf52_mesh

newt create-image nrf52_mesh 0.0.0

$ pacman -S mingw-w64-x86_64-arm-none-eabi-gdb

newt load nrf52_boot

newt load nrf52_mesh

mudar para sufixo cmd em bsp.yml, caso utilize o WINDOWS

C:\msys32\home\user\dev\mymesh\repos\apache-mynewt-core\hw\bsp\nina-b1

bsp.downloadscript: "hw/bsp/nina-b1/nrf52dk_download.cmd"
bsp.debugscript: "hw/bsp/nina-b1/nrf52dk_debug.cmd"

Referência

https://www.u-blox.com/sites/default/files/NINA-B1_DataSheet_%28UBX-15019243%29.pdf

2) Seguir passo a passo o excelente BLOG abaixo

https://medium.com/@ly.lee/bluetooth-mesh-with-nrf52-and-apache-mynewt-44823407c471

Sobre o BLOG, aqui vão algumas dicas:

Utilizei SEGGER J-LINK em vez do ST-LINK;
Tenha em mãos conversores USB-SERIAL para vermos os LOGS da REDE MESH;
Nodo é visto como SWITCH+LIGHT;
Foram utilizados 2 NINA B112, compatíveis com do autor do BLOG, ou seja com core NRF52832. NINA B112 como função de SWITCH e NINA B112 como função de LÂMPADA;
Como Provisioning (meshctl) da REDE MESH foi utilizado o RASPBERRY PI ZERO W, a compilação do KERNEL no Hardware nativo foi necessária por causa da criptografia AEAD-AES_CCM, que funciona como um serviço seguro no kernel e levou 25 Horas, então sugiro CROSS-COMPILE.
Se você vir esta mensagem "Falha ao analisar o arquivo de banco de dados de provisionamento prov_db.json", isso significa que seu kernel ainda não tem a criptografia AEAD-AES_CCM instalada.
Para compilação algumas LIBS tiveram que ser acrescentadas e outras passarem por um DOWNGRADE, mas tudo reportado pelo compilador, requer experiência do usuário com Linux.
https://medium.com/@ly.lee/install-meshctl-on-raspberry-pi-51aa1e2579e6;

Em syscfg.yml se encontra o UUID

BLE_MESH_DEV_UUID: "((uint8_t[16]){0xdd, 0xdd, 0})", 
na pasta blemesh_models_example_2

No blog a versão do BLUEZ é bluez-5.50, mas já está na bluez-5.54;
Sempre saia do meshctl antes de desligar qualquer nó da malha. Caso contrário, o meshctl pode travar ao tentar sair. (E você precisaria reiniciar seu Raspberry Pi para liberar o driver Bluetooth bloqueado);
Para se conectar à rede mesh no futuro, basta iniciar meshctl e inserir Connect;
Eu recomendo fortemente que você faça backup de sua cópia do prov_db.json localizada no diretório inicial pi do seu Raspberry Pi ... Porque o cartão microSD pode ser corrompido facilmente;
O autor do BLOG utilizou o Microsoft Visual Code, em meus testes utilizei linhas de comando;
Foi utilizada REDE MESH "Generic e Level" MODE;

Tenha sempre o Segger J-LINK aberto para apagar as configurações do NÓ MESH, lembre-se de gravar com o APP o BOOT também; Se precisarmos provisionar novamente este nó, teremos que apagar a Flash;

$ JLinkExe -device nRF52 -speed 4000 -if SWD
SEGGER J-Link Commander V5.12c (Compiled Apr 21 2016 16:05:51)
DLL version V5.12c, compiled Apr 21 2016 16:05:45

Connecting to J-Link via USB...O.K.
Firmware: J-Link OB-SAM3U128-V2-NordicSemi compiled Mar 15 2016 18:03:17
Hardware version: V1.00
S/N: 682863966
VTref = 3.300V


Type "connect" to establish a target connection, '?' for help
J-Link>erase
Cortex-M4 identified.
Erasing device (0;?i?)...
Comparing flash   [100%] Done.
Erasing flash     [100%] Done.
Verifying flash   [100%] Done.
J-Link: Flash download: Total time needed: 0.363s (Prepare: 0.093s, Compare: 0.000s, Erase: 0.262s, Program: 0.000s, Verify: 0.000s, Restore: 0.008s)
Erasing done.
J-Link>exit
$

Raspberry e Nó devem estar bem próximos;
Crie um BACKUP do config do meshctl

3) Testes efetuados com dois Nós (imagens)

Execução do MINGW32

RaspBerry Zero W (BLE) e placas NINA B112

Gravando BOOT e APP no NINA B112

Por ser Tratar de BLE, SCANNER já encontrou o Nó

Meshctl encontrou Nó NINA B112 também.

NINA B112 fazendo Advertising para ser "Provisionado"

Mesh Provisioning

Provisioned (SWITCH)

Guarda endereço no tabela prov_db.json

APP KEY

Provisioned (LIGHT)

Enfim, siga o roteiro do Autor do BLOG (REF) para primeiro Nó

`meshctl` Command	Description
`cd ~`	Mesh detail file `prov_db.json` will be located in Raspberry Pi home directory
`cp bluez-5.50/mesh/local_node.json . ;` `cp bluez-5.50/mesh/prov_db.json .`	Only for first node. Provision the mesh with an empty `prov_db.json`
`meshctl`	Launch `meshctl`
Press `Enter`	To reveal `meshctl` prompt
`discover-unprovisioned on`	Discover unprovisioned devices. We should see `Device UUID: dddd0000000000000000000000000000`
`provision` `dddd0000000000000000000000000000`	Begin provisioning our device. In Visual Studio Code Console Log, look for the message `OOB String: <key>`
At `Enter key` prompt, enter the OOB String key	We should see `Provision success. Assigned Primary Unicast 0100`. The new node has been assigned Unicast Address `0100`. From now on we shall use this Unicast Address for any `target` command.
`menu config`	Enter Configuration Menu
`target 0100`	Target the new node
`appkey-add 1`	Load AppKey #`1` from `prov_db.json`
`bind 0 1 1000`	Expose Generic On/Off Server, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1001`	Expose Generic On/Off Client, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1002`	Expose Generic Level Server, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1003`	Expose Generic Level Client, locked by AppKey #`1`
`sub-add 0100 c000 1000`	Subscribe to On/Off Updates at Group Address `c000`
`sub-add 0100 c000 1002`	Subscribe to Level Updates at Group Address `c000`
`pub-set 0100 c000 1 0 5 1001`	Publish On/Off Updates at Group Address `c000`
`pub-set 0100 c000 1 0 5 1003`	Publish Level Updates at Group Address `c000`
`back`	Return to top level menu
`menu onoff`	Enter On/Off Menu for testing the new node
`target 0100`	Target the new node
`onoff 0`	Set On/Off Client to 0. LED on nRF52 board should turn off.
`get`	Show On/Off Client Status. Should show `0`
`onoff 1`	Set On/Off Client to 1. LED on nRF52 board should turn on.
`get`	Show On/Off Client Status. Should show `1`
`exit`	Exit `meshctl`. Mesh details have been updated into `prov_db.json`

Siga o roteiro do Autor do BLOG (REF) para o segundo nó

`meshctl` Command	Description
`cd ~`	`meshctl` will use mesh detail file `prov_db.json` located in Raspberry Pi home directory
`meshctl`	Launch `meshctl`
Press `Enter`	To reveal `meshctl` prompt
`discover-unprovisioned on`	Discover unprovisioned devices. We should see `Device UUID: dddd0000000000000000000000000000`
`provision` `dddd0000000000000000000000000000`	Begin provisioning our device. In Visual Studio Code Console Log, look for the message `OOB String: <key>`
At `Enter key` prompt, enter the OOB String key	We should see `Provision success. Assigned Primary Unicast 0102`. The new node has been assigned Unicast Address `0102`. From now on we shall use this Unicast Address for any `target` command.
`menu config`	Enter Configuration Menu
`target 0102`	Target the new node
`appkey-add 1`	Load AppKey #`1` from `prov_db.json`
`bind 0 1 1000`	Expose Generic On/Off Server, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1001`	Expose Generic On/Off Client, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1002`	Expose Generic Level Server, locked by AppKey #`1`
`bind 0 1 1003`	Expose Generic Level Client, locked by AppKey #`1`
`sub-add 0102 c000 1000`	Subscribe to On/Off Updates at Group Address `c000`
`sub-add 0102 c000 1002`	Subscribe to Level Updates at Group Address `c000`
`pub-set 0102 c000 1 0 5 1001`	Publish On/Off Updates at Group Address `c000`
`pub-set 0102 c000 1 0 5 1003`	Publish Level Updates at Group Address `c000`
`back`	Return to top level menu
`menu onoff`	Enter On/Off Menu for testing the new node
`target 0102`	Target the new node
`onoff 0`	Set On/Off Client to Off. LED on nRF52 board should turn off.
`get`	Show On/Off Client Status. Should show `0`
`onoff 1`	Set On/Off Client to On. LED on nRF52 board should turn on.
`get`	Show On/Off Client Status. Should show `1`
`exit`	Exit `meshctl`. Mesh details have been updated into `prov_db.json`

Testes com dois Nós

Download

https://ricardoadulis.sharepoint.com/:u:/s/smartcore/EWvZqCx3cuRNkQu8pV4b8bIBnkq3HlGr5RJB9LKBKbwFtg?e=s30Ubh

Raspberry Pi Zero W provisioning

Suporte: suporte@smartcore.com.br

Referências:

https://medium.com/@ly.lee/bluetooth-mesh-with-nrf52-and-apache-mynewt-44823407c471

https://medium.com/@ly.lee/install-meshctl-on-raspberry-pi-51aa1e2579e6

https://www.bluetooth.com/wp-content/uploads/2020/04/Developer-Study-Guide-How-to-Deploy-BlueZ-on-a-Raspberry-Pi-Board-as-a-Bluetooth-Mesh-Provisioner.pdf

https://www.jianshu.com/p/6466eafd24e1

Thanks to Yup Luen Lee

Sobre a SMARTCORE

A SmartCore fornece módulos para comunicação wireless, biometria, conectividade, rastreamento e automação.

Nosso portifólio inclui modem 2G/3G/4G/NB-IoT/Cat.M, satelital, módulos WiFi, Bluetooth, GNSS / GPS, Sigfox, LoRa, leitor de cartão, leitor QR code, mecanismo de impressão, mini-board PC, antena, pigtail, LCD, bateria, repetidor GPS e sensores.

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Programando NINA-B112 em Apache MynewT

quinta-feira, 13 de agosto de 2020

COLOCANDO B112 NUMA REDE BLE MESH COM Apache Mynewt

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