【RT-Thread应用笔记】FRDM-MCXN947上的RW007实践——WiFi延迟和带宽测试

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RT-Thread应用笔记】FRDM-MCXN947上的RW007实践——WiFi延迟和带宽测试

    • 一、背景介绍
      • 1.1 RW007模组简介
      • 1.2 Arduino接口简介
      • 1.3 RW007软件包简介
      • 1.4 RT-Thread env工具简介
    • 二、创建工程
      • 2.1 新建工程
      • 2.2 添加rw007软件包
      • 2.3 打开RW007配置项
      • 2.4 启用pin驱动
      • 2.5 禁用rw007的STM32驱动
      • 2.6 下载软件包
      • 2.7 更新MDK项目文件
    • 三、编译运行
      • 3.1 打开MDK项目
      • 3.2 编译下载程序
      • 3.3 运行RT-Thread
    • 四、WiFi测试
      • 4.1 扫描测试
      • 4.2 连接测试
    • 五、延迟测试
      • 5.1 ping百度
      • 5.2 ping路由器
    • 六、带宽测试
      • 6.1 添加netutils软件包
      • 6.2 iperf命令参数
      • 6.3 PC端的iperf
      • 6.4 iperf测试准备工作
      • 6.5 进行iperf带宽测试
      • 6.6 iperf测试小结
    • 七、补充说明

本文将会介绍如何使用RT-Thread env 工具创建一个基于RT-Thread RTOS的软件项目;如何使用RT-Thread env 工具对项目进行配置,实现FRDM-MCXN947开发板通过RW007模组进行WiFi联网;以及如何使用RT-Thread env 工具对项目进行配置,实现WiFi网络延迟和带宽测试。

一、背景介绍

本章介主要介绍 RW007模组,以及RW007软件包。

RW007_8">1.1 RW007模组简介

RW007模组是由上海睿赛德电子科技有限公司开发的一款支持WiFi和蓝牙功能的无线通信模块,它提供了基于SPI和UART 两种接口的通信方式。

RW007模组硬件资料: https://pan.baidu.com/s/1NeQN2XNIUv4JP2ina4pnMw

SPI接口相对于UART接口,具有更高的通信速率,因此本文采用SPI接口进行实验。

RW007模组工作在SPI模式下时,主控芯片为模组需要提供1组SPI信号,一个中断输入,一个IO输出,包含电源和地总,一共8个引脚。

RT-Thread官方也提供了RW007模组的Arduino评估板(以下简称RW007评估板),如下图所示:

image7.jpg

图片中间部分为RW007模组。

查阅RW007评估版原理图,可以看到SPI和UART接口部分,如下图所示:

image8.png

可以看到,Arduino接口与RW007模组引脚的连接关系,如下表所示:

Arduino接口引脚模组引脚功能说明
D13CLKSPI时钟信号
D12MISOSPI主机输入从机输出
D11MOSISPI主机输出从机输入
D10CSSPI片选信号
D9INT模组中断信号
D8RST模组复位控制
3.3VVCC模组电源正
GNDGND模组电源负

1.2 Arduino接口简介

FRDM-MCXN947开发板上提供了Arduino接口,如下图蓝色部分:

image9.png

FRDM-MXCN947开发板 Arduino接口,和RW007评估版通信的引脚如下:

image10.png

其中,D10~D13为SPI信号,D9为中断信号(INT),D8为复位控制(RST);

FRDM-MCXN947开发板和RW007评估板连接如下图:

mcxn947_rw007.jpg

RW007_62">1.3 RW007软件包简介

RT-Thread rw007软件包实现了MCU主控端与RW007模组的SPI/UART接口的底层通讯,同时实现了与RT-Thread的WiFi框架、网络协议栈对接。借助此软件包,开发者可以在RT-Thread系统上轻松实现WiFi联网或BLE功能。

软件包源码仓库链接: https://github.com/RT-Thread-packages/rw007

软件包源码仓库链接(国内镜像): https://gitee.com/RT-Thread-Mirror/rw007

1.4 RT-Thread env工具简介

RT-Thread Env 工具 包括配置器和包管理器,用来对内核和组件的功能进行配置,对组件进行自由裁剪,对线上软件包进行管理,使得系统以搭积木的方式进行构建,简单方便。

RT-Thread Env工具下载页面: https://www.rt-thread.org/download.html#download-rt-thread-env-tool

二、创建工程

2.1 新建工程

首先,克隆RT-Thread主线源码到本地(Windows系统使用git-bash):

$ mkdir -pv /e/Opensource/rt-thread/master
$ cd /e/Opensource/rt-thread/master
$ git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git .

接着,跳转到 FRDM-MXCN947 板级支持包(BSP)目录:

$ cd bsp/nxp/mcx/mcxn/frdm-mcxn947/

最后,使用 scons 命令创建独立的项目目录(可以在env命令行,或者gitb-bash中执行):

scons --dist --target=mdk --project-name=rtt_n947 --project-path=e:/DIY/FRDM-MCXN947/rtt_n947/

其中,target参数用于指定项目模板(可以使用mdk、iar等),project-name参数和project-path参数分别表示项目名称和项目目录,可以根据实际需要修改修改。

注意:git-bash执行scons之前,需要保证已经安装了Python,并且已使用pip install scons安装scons软件包。否则会报 scons 命令找不到。

scons命令执行成功,命令输出,如下图所示:

Untitled.png

scons命令创建的目录,内容如下图所示:

Untitled 1.png

其中,rtt_n947开头的两个文件,就是scons生成的项目文件。如果不加—project-name参数,则是project开头的两个文件。

2.2 添加rw007软件包

在env命令行环境中,跳转到上一小节创建的项目目录 E:\DIY\FRDM-MCXN947\rtt_n947目录,

然后,使用 menuconfig 命令:

Untitled 2.png

RW007_122">2.3 打开RW007配置项

类似的,依次选择:

│ -> Hardware Drivers Config

│ -> Board extended module Drivers

如下图所示:

Untitled 3.png

空格选中Enable RW007选项。

选中该选项后,将会自动选中rw007软件包,以及片上SPI1配置。

左右移动光标到Save上,回车保存配置。

保存配置之后,.config和rtconfig.h文件将会更新。

保存配置后,就可以退出配置界面了。

2.4 启用pin驱动

类似的,依次进入菜单:

→ Hardware Drivers Config → On-chip Peripheral Drivers

如下图所示:

Untitled 4.png

如图,选中Enable GPIO。

这样,就开启了pin驱动。开启pin驱动的原因是,SPI的CS使用了pin接口进行控制。

左右移动光标到Save上,回车保存配置。

保存配置之后,.config和rtconfig.h文件将会更新。

保存配置后,就可以退出配置界面了。

2.5 禁用rw007的STM32驱动

类似的,依次选择:

RT-Thread online packages → IoT - internet of things → Wi-Fi → rw007: SPI WIFI rw007 driver

进入rw007软件包配置界面:

Untitled 5.png

上下移动光标到”example driver port (rw007 for stm32)”上,回车,进入这个配置项:

Untitled 6.png

选中,not use example driver porting by myself。

选中之后,自动返回rw007软件包配置页面:

Untitled 7.png

此时,rw007的STM32驱动就被禁用掉了。

左右移动光标到Save上,回车保存配置。

保存配置之后,.config和rtconfig.h文件将会更新。

保存配置后,就可以退出配置界面了。

2.6 下载软件包

刚刚我们用menuconfig选中了“RT-Thread online packages”中的rw007软件包,rw007软件包的代码默认不在本地。menuconfig选中并保存配置后,需要运行pkgs —update命令,才能将rw007软件包的代码下载到本地。

执行pkgs —update命令,输出如下图所示:

Untitled 8.png

2.7 更新MDK项目文件

使用menuconfig命令修改配置之后(尤其是增加软件包之后),需要更新MDK项目文件,新增的代码才会被编译。

对于scons创建时添加了project-name参数的,更新时也要加project-name参数:

Untitled 9.png

三、编译运行

3.1 打开MDK项目

鼠标双击打开rtt_n947.uvprojx文件,打开后看到如下图所示:

Untitled 10.png

可以看到,rw007的代码已经在里面了。

3.2 编译下载程序

Keil中,按F7编译项目,按F8下载固件。

下载固件之前,需要使用USB Type-C线,将PCUSB口连接到FRDM-MCXN947开发板的MCU-LINK口上。

默认的下载固件设置是正确的,如果不能下载固件很可能是没有安装MCXN947的支持包。

下载固件完成,Keil输出如下:

Untitled 11.png

3.3 运行RT-Thread

打开串口终端,配置如下:

Untitled 12.png

连接串口后,

按下开发板复位键,串口终端可以看到,输出了RW007固件的版本信息:

Untitled 13.png

四、WiFi测试

接下来,我们进行一些简单的WiFi测试。

接下来我们查看wifi命令的使用方式:

Untitled 14.png

4.1 扫描测试

尝试扫描周围的WiFi热点:

Untitled 15.png

可以看到,成功扫描到了周围的WiFi热点。

4.2 连接测试

尝试连接其中的一个热点(这里连接的是无线路由器):

Untitled 16.png

可以看到,成功连接上了WiFi热点,并且获取到了IP地址。

五、延迟测试

ping命令可以输出玩咯延迟信息,可以作为网络延迟的简单测试工具。

5.1 ping百度

接下来,用 ping 命令测试一下,板子能不能ping通baidu.com:

Untitled 17.png

可以ping通baidu.com,说明TCP/IP协议基本没有太大问题(域名解析OK,而且可以发送数据到公网主机)。

5.2 ping路由器

接下来,ping一下局域网的无线路由器:

Untitled 18.png

ping局域网的路由器,延迟明显小了很多。

作为对比,可以看一下笔记本ping路由器的延迟:

Untitled 19.png

我的笔记本电脑连接的也是同一个无线路由器。

模组比笔记本的WiFi延迟稍微高一点点,差别不大。

六、带宽测试

6.1 添加netutils软件包

RT-Thread的netutils组件中提供了iperf命令,可以用于测试网络带宽。

menuconfig界面,依次选择:

Untitled 20.png

选中netutils软件包,然后回车进入软件包配置页面:

Untitled 21.png

如图,选中Enable iperf-liked network performace tool。

左右移动光标到Save上,回车保存配置。

保存配置之后,.config和rtconfig.h文件将会更新。

保存配置后,就可以退出配置界面了。

执行pkgs —update命令,输出如下图所示:

Untitled 22.png

更新MDK项目文件:

Untitled 23.png

重新编译固件,下载固件,复位运行,串口终端就有iperf命令了:

Untitled 24.png

6.2 iperf命令参数

直接运行iperf,默认输出帮助信息:

Untitled 25.png

可以看到iperf的命令参数使用方法。

注意:

  1. RT-Thread的iperf命令实现中,对参数的顺序由要求,如果使用过程中发现参数报错,需要查看源码定位原因;
  2. RT-Thread的iperf不支持持续时间选项,一般是先启动,后通过stop选项停止的方式控制测试时长;

6.3 PC端的iperf

PC端的iperf可以到iperf项目官网下载:https://iperf.fr/iperf-download.php

我使用的mobaxterm,里面自带了iperf命令,所以就不单独下载了:

Untitled 26.png

6.4 iperf测试准备工作

进行iperf测试之前,需要准备:

  1. 最好用PC创建热点,用无线路由器也行,但是需要确保信号强度足够;
  2. 确保开发板和PC直接的距离不要太远,否则WiFi信号较弱,测试的结果可能会偏小;
  3. 最好在WiFi热点较少的环境下进行测试,否则测出的结果数据也会偏小;

6.5 进行iperf带宽测试

下面进行测试,测试步骤如下:

  1. 在PC上,启动iperf服务端:iperf -s -p 5678
  2. 在开发板上,通过ping命令测试开发板和PC直接IP是否可达
  3. 在开发板上,启动iperf客户端:iperf -c 192.168.3.6 -p 5678 (其中192.168.3.6是PC的IP地址)
    • 启动后,可以通过ps命令查看正在运行的线程
  4. 一段时间后,在开发板上,停止iperf客户端:iperf --stop
  5. 开发板上iperf停止后,PC端应该可以看到iperf的输出;

开发板上整个过程的输出如下:

Untitled 27.png

PC端输出:

Untitled 28.png

可以看到带宽为7.02Mbps。

6.6 iperf测试小结

实际上,影响WiFi带宽测试结果数据的因素很多。我们这里,其中,起决定性的的主要由以下几个方面:

  1. 模组本身支持的最高WiFi传输速率;
  2. 模组接口支持的最高工作频率;
  3. 主控芯片接口最高支持的工作频率;
  4. 热点的WiFi最高传输速率;
  5. 各种环境因素,例如开发板和PC直接的距离、环境是否有其他热点干扰等等;

为了测出比较高的数据,我把开发板直接放到路由器天线边上,才测到以上的结果:

mcxn947_wifi_ap.jpg

好了,本篇内容就到这里,感谢阅读。

七、补充说明

如果有时候测试发现栈溢出,则需要修改TCPIP线程栈大小:

Untitled 29.png

将其修改为4096即可。


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