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LWM2M 协议是 OMA 组织制定的轻量化的 M2M 协议,主要面向基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)场景下物联网应用,聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。
移动 OneNET 平台采用的是基于 NB-IOT 的 LWM2M 协议和 CoAP 协议实现 UE 与平台的通信,其中 LWM2M 协议为应用层协议,CoAP 协议为传输层协议。
1、LWM2M 协议逻辑实体与逻辑接口 (1)LwM2M 定义了三个逻辑实体:
LWM2M Server :接入机,平台服务器接口; LWM2M client : 客户端,负责执行服务器 的命令和上报执行结果; Bootstrap server :引导机,负责 配置 LWM2M 客户端。 (2)这三个逻辑实体之间有4个逻辑接口:
Bootstrap:Bootstrap Server 通过这个接口来配置 Clinet – 比如说 LWM2M server 的 URL 地址; Device Discovery and Registration:客户端注册到服务器并通知服务器客户端所支持的能力; Device Management and Service Enablement: LWM2M Server 发送指令给 Client 并受到回应.; Information Reporting:LWM2M Client 来上报其资源信息的,比如传感器温度。 这三个逻辑实体与四个逻辑接口之间的关系如下图:
2、LWM2M 协议栈 Lightweight M2M 协议栈结构如下图所示:
2.1、 LWM2M Objects
每个 object(对象)对应客户端的某个特定功能实体。 LWM2M 规范定义了一些标准 Objects,比如:
urn:oma:lwm2m:oma:2; (LWM2M Server Object,其中‘2’为object ID)。
urn:oma:lwm2m:oma:3; (LWM2M Access Control Object,其中‘3’为object ID)。
除了 LWM2M 定义的 object,IPSO 组织也定义了一些常用传感器的 object,比如:
urn:oma:lwm2m:ext:3311;(IPSO Light Control,,其中‘3311’为 object ID)。
每个 object 可以有多个 resource,每个 resource 代表一项 object 属性或者功能。比如 object ID 为 3311 的传感器的部分resource描述如下表:
序号
Resource ID
描述
类型
权限
1
5851
Dimmer
Integer 0-100
R/W
2
5850
On/Off
Boolean
2.2、LWM2M Protocol
LWM2M Protocol 定义了一些逻辑操作,比如 Read, Write, Execute, Create 和 Delete 等操作。
通过这些逻辑操作,实现云平台与终端设备的数据交互。 ———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「简一商业」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:https://blog.csdn.net/liwei16611/article/details/82700266
开源代码:wakaama
1. LWM2M for IoT LWM2M(Light Weight Machine-to-Machine)轻量型的通信协议 IoT(Internet of Things)物联网。装置与互联网形成的网络 LWM2M是专门为物联网设备之间提供的轻量型通信协议
2. 特点
3. REST 主要用于web服务,使设计更简洁 REST是设计风格而不是标准 宗旨是所有的事物都有唯一的标识
但是物联网中的很多设备都是资源受限型的,即只有少量的内存空间和有限的计算能力,所以传统的HTTP协议应用在物联网上就显得过于庞大而不适用。所以有了基于REST架构的CoAP协议
4. CoAP CoAP(Constrained Application Protocol) CoAP是6LowPAN协议栈中的应用层协议 CoAP是超轻量型协议 CoAP的默认UDP端口号为5683
CoAP详见:http://blog.csdn.net/zhangxuechao_/article/details/70331928
5. HTTP资源类
class Resource { Resource(URI u); Response get(); Response post(Request r); Response put(Request r); Response delete(); }
GET方法检索一个资源的描述 PUT更新资源数据,如果资源不存在的话,则根据此URI创建一个新的资源 DELETE删除资源(包括不存在的) POST创建一个新资源
6. 数据管理 Object/Instance/Resource
7. object 描述
举例
8. lwm2m lwm2m应用了CoAP协议的思想,并且做了一些修改。下面对代码一些介绍 command_desc_t
typedef struct { char * name; //cmd name char * shortDesc; //description char * longDesc; //long description command_handler_t callback; void * userData; } command_desc_t;
这个结构体的功能是处理命令行的操作。当命令行输入命令时,callback被调用。命令和功能根据个人需求添加修改。最终这些信息都会保存到lwm2m_context_t结构体中
typedef struct { #ifdef LWM2M_CLIENT_MODE lwm2m_client_state_t state; char * endpointName; char * msisdn; char * altPath; lwm2m_server_t * bootstrapServerList; lwm2m_server_t * serverList; lwm2m_object_t * objectList; lwm2m_observed_t * observedList; #endif #ifdef LWM2M_SERVER_MODE lwm2m_client_t * clientList; lwm2m_result_callback_t monitorCallback; void * monitor; #endif #ifdef LWM2M_BOOTSTRAP_SERVER_MODE lwm2m_bootstrap_callback_t bootstrapCallback; void * bootstrap; #endif uint16_t nextMID; lwm2m_transaction_t * transactionList; void * userData; } lwm2m_context_t;
bootstrapServerList:当前代理服务器列表 serverList:当前连接服务器列表 objectList:当前object列表,所有管理数据 observedList:当前observed列表 clientList:所有连接客户端列表 monitorCallback:打印当前状态 monitor:指向lwm2m_context_t nextMID:监视Resource用 transactionList:代理服务器用到
observed observed本身是一种状态。当server开启observed,client会开启定时上报功能。如果object数据有更新,client就会主动上报给sever observed内还有time属性。如果time属性设置了,object更新会在设置时间内上报给server,上报间隔不会大于超时时间 objArray main函数会默认添加一些object
struct _lwm2m_object_t { struct _lwm2m_object_t * next; // for internal use only. uint16_t objID; lwm2m_list_t * instanceList; lwm2m_read_callback_t readFunc; lwm2m_write_callback_t writeFunc; lwm2m_execute_callback_t executeFunc; lwm2m_create_callback_t createFunc; lwm2m_delete_callback_t deleteFunc; lwm2m_discover_callback_t discoverFunc; void * userData; };
userData:object相关数据 这些object通过lwm2m_configure函数添加到objectList中,这些callback是当object改变时触发
lwm2m_step 不管是文件描述符状态变化,还是有命令行操作,或者是超时时间到了。都会导致while循环走到这里,每次必然要做如下操作:
lwm2m_handle_packet 客户端收到的包,在这里做进一步处理
coap_parse_message 解析出coap消息。这和标准的coap消息还是有区别的
typedef struct { uint8_t *buffer; /* pointer to CoAP header / incoming packet buffer / memory to serialize packet */ uint8_t version; coap_message_type_t type; uint8_t code; uint16_t mid; uint8_t options[COAP_OPTION_PROXY_URI / OPTION_MAP_SIZE + 1]; /* Bitmap to check if option is set */ coap_content_type_t content_type; /* Parse options once and store; allows setting options in random order */ uint32_t max_age; size_t proxy_uri_len; const uint8_t *proxy_uri; uint8_t etag_len; uint8_t etag[COAP_ETAG_LEN]; size_t uri_host_len; const uint8_t *uri_host; multi_option_t *location_path; uint16_t uri_port; size_t location_query_len; uint8_t *location_query; multi_option_t *uri_path; uint32_t observe; uint8_t token_len; uint8_t token[COAP_TOKEN_LEN]; uint8_t accept_num; uint16_t accept[COAP_MAX_ACCEPT_NUM]; uint8_t if_match_len; uint8_t if_match[COAP_ETAG_LEN]; uint32_t block2_num; uint8_t block2_more; uint16_t block2_size; uint32_t block2_offset; uint32_t block1_num; uint8_t block1_more; uint16_t block1_size; uint32_t block1_offset; uint32_t size; multi_option_t *uri_query; uint8_t if_none_match; uint16_t payload_len; uint8_t *payload; } coap_packet_t;
handle_request
typedef struct { uint8_t flag; // indicates which segments are set uint16_t objectId; uint16_t instanceId; uint16_t resourceId; } lwm2m_uri_t;
根据lwm2m消息管理模式”Object/Instance/Resource”,把uri_path解析到lwm2m_uri_t中 根据flag做相应的操作
dm_handleRequest 请求消息中code有如下四种类型(类似于上面提到的HTTP资源类),object根据类型做相应的操作,刚刚在object中注册的回调将在这里被触发
/* CoAP request method codes */ typedef enum { COAP_GET = 1, COAP_POST, COAP_PUT, COAP_DELETE } coap_method_t;
lwm2m_data_serialize 当object回调完成了,需要处理的也在callback处理完了。如果response消息有payload数据。payload封装方式有很多种,lwm2m默认采用的JSON。lwm2m中JSON的数据格式详见internals.h
typedef enum { LWM2M_CONTENT_TEXT = 0, // Also used as undefined LWM2M_CONTENT_LINK = 40, LWM2M_CONTENT_OPAQUE = 42, LWM2M_CONTENT_TLV_OLD = 1542, // Keep old value for backward-compatibility LWM2M_CONTENT_TLV = 11542, LWM2M_CONTENT_JSON_OLD = 1543, // Keep old value for backward-compatibility LWM2M_CONTENT_JSON = 11543 } lwm2m_media_type_t;
JSON详见:http://blog.csdn.net/zhangxuechao_/article/details/70227888
9. 添加一个object流程 应用lwm2m协议完成你个人的需求,实际就是添加一个object,实际就是完善read/write/execute/create/delete/discover回调函数
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