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lwm2m协议

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

5851

Dimmer

Integer 0-100

R/W

5850

On/Off

Boolean

R/W

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。
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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

lwm2m协议 #

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

C/S结构
REST架构
CoAP协议

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

S.No	Resource	ID	Description	Type	Access
1	5851	Dimmer	Integer	0 -100	R,W
2	5850	On/Off	Boolean	R,W

举例
object

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
lwm2m
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：

当前维护时间更新
代理服务器状态更新
服务器状态更新
Resource监视的状态更新

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

添加object_objectname.c文件，根据源码风格
添加objectname_data_t结构体到.c
添加prv_res2tlv函数.c
添加prv_objectname_read/write/execute/create/delete/discover函数到.c，供server回调使用（根据个人需求）
添加display_object_objectname函数，供打印使用
添加get_object_objectname函数，供userData初始化
设置一个LWM2M_objectname_OBJECT_ID宏，每个object唯一的ID（REST架构思想）
添加free_object_objectname函数，供userData释放
添加objArray[LWM2M_objectname_OBJECT_ID]到main函数
添加free_object_objectname函数到main函数
添加display_object_objectname函数到prv_display_objects函数
添加函数声明到lwm2mclient.h中
添加object_objectname.c到CMakeLists SOURCES变量中