涂鸦Wi-Fi和BLE SoC开发幻彩灯带

嵌入式单片机MCU开发 2022-11-29 1718

描述

引言

随着物联网应用技术的发展，人们的生活融入着越来越多网络化、数字化的行为方式。物联网应用技术的一个重要分支便是智能家居，这一分支对于改善人们的生活水平至关重要。近些年来，消费者对家居的舒适性、便捷性有了一定的要求。针对现阶段己有的智能家居系统成本高、功耗大、集成度低等缺陷，分析并选取合适的平台、传感器和无线组网方式，设计了一款成本低、功耗低、集成度高的智能家居系统，该系统具有较好的应用和参考价值。本系统采用涂鸦智能涂鸦模组二次开发版本，综合涂鸦Wi-Fi&BLE通信组网技术，以及传感器的应用技术，实现家居环境的智能联网，下图为涂鸦智能的Wi-Fi&BLE SoC NANO主控板（BK7231N）。

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涂鸦模组二次开发产品

本章节介绍涂鸦模组二次开发方案项目流程，涂鸦IoT平台为客户提供一站式物联网解决方案，涵盖设备智能化、云服务、App 软件开发、运营维护等各方面，助力各行业客户实现研发端、生产端、销售端、运营端全产业互联网化。当您确定好产品需求后，需要将产品具体化到IoT平台上，便于您管理产品并拥有产品运营能力。

产品开发流程

涂鸦模组二次开发方案开发周期短、成本低，您在IoT工作台上配置完成后，模块即会携带完整的控制程序，免去外置MCU及繁琐的程序开发，助您快速实现产品智能化，创建项目，标准类目选择“照明”，选择“幻彩灯带”。

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选择开发方案，根据下图指示选择“自定义方案”，这里我们是对涂鸦模组进行二次开发，所以选择“自定义方案”。

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按照自己将要开发的产品和模组填写产品名称，选择对应的通信协议，配置完成后点击“创建产品”。这里准备使用CBU模组开发一个可以幻彩灯带的产品。CBU模组是一款Wi-Fi&Bluetooth LE双模模组，选择的通信协议是“WiFi-蓝牙”。

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根据产品想要实现的功能，选择对应的功能点，选择完成后点击“确认”。如果有些你需要的功能点在标准功能点里面没有，可以在标准功能点选择完成后，自定义你需要的功能点。（标准功能点可以在公版面板上很好的显示和操作。如果选择了自定义功能点，可能无法在面板上显示和操作）。

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在设备交互中选择自己喜欢的APP界面，也可以自己进行定义。

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点击“硬件开发”，选择“TuyaOS”，选择“CBU Wi-Fi&Bluetooth 模组”（如果你使用的是其他模组，选择对应的模组即可）。

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箭头①指向的“新增自定义固件”是指上传你已经开发好的产品固件（如何开发将会在后面的内容进行讲解）。点击箭头②指向的“ty_iot_light_app_sdk_bk7231n”下载该模组的SDK。

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应用场景

涂鸦三明治 Wi-Fi&BLE SoC NANO主控板（BK7231N）采用上海博通开发的高性价比的 Wi-Fi &BLE 双模芯片 BK7231N。开发板包含 Wi-Fi 芯片BK7231N、按键、LED 指示灯、 I/O 接口、电源和USB转串口芯片等。 I/O 口及各接口功能定义如下所示：

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1：MICROUSB（CN1）：即是 5V DC 输入口，也扩展了 2 个串口功能。 2：拨码开关（S1）：拨码切到 ON 方向导通，通断 USB 转串口芯片的双串口和芯片串口之间的链路。 3：指示灯（D3）：3.3V 电源指示灯。 4：按键（S2）：通过 P9 检测，初始化高电平，按下为低电平。 5：指示灯（D2）：通过 P16 控制，低电平点亮。 6：按键（RST）：复位按键，按下后芯片复位。

原理图及PCB

涂鸦三明治 Wi-Fi&BLE SoC NANO 主控板（BK7231N）的原理图如下所示：

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涂鸦三明治 Wi-Fi&BLE SoC NANO 主控板（BK7231N）的 PCB 如下图，顶层：

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底层：

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Wi-Fi&BLE SoC NANO主控板（BK7231N）接口说明

涂鸦三明治 Wi-Fi&BLE NANO 主控板（BK7231N）内置 USB 转串口芯片，单路 USB 口可扩展出 2 个串口。可通过拨码开关（S1）切换模组的两路串口是否连接到 USB 转串口芯片上。拨码开关引脚说明如下表所示。

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拨码切到 ON 方向导通，通断 USB 转串口芯片的双串口和芯片串口之间的链路。芯片 UART 引脚用于与MCU通信或普通 I/O 口使用时，需将相应的拨码位置拨到断开的位置，即数字字母方向。电脑 COM 口与 USB 芯片串口和芯片 BK7231N 对应关系。

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通常情况下A是用来下载程序用的，B是用来打印日志的

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烧录授权接线方式

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将拨码开关（S2）的 1、2 路都拨至 ON 方向，BK7231N 的串口 UART1 与上位机链路导通。注意：若出现“获取RF标志位失败”的情况，可在授权阶段，将串口2的RXD引脚（P01引脚）和GND短接。

环境搭建

环境搭建请参考涂鸦智能配置说明： https://developer.tuya.com/cn/docs/iot/Module-SDK-development_tutorial?id=Kauqptzv5yo8a

从涂鸦 IoT 开发平台下载 SDK 进行验证

在涂鸦IoT 开发平台上成功创建自定义开发的产品后，在硬件开发中选择 TuyaOS，即可下载该模组的 SDK。**此前需联系涂鸦工作人员开通白名单授权，联系方式放在文末。

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将下载好的 SDK 复制到 Windows 和 Ubuntu 的共享文件夹中，在 Ubuntu 虚拟机中输入下列命令进行编译：

cd /home/share/samba/
tar -xzvf *.tar.gz     #注意：该命令会将当前目录下所有后缀名为.tar.gz的文件进行解压，建议将*.tar.gz改为你实际要解压的文件的完整名字
cd ty_iot_light_app_sdk_bk7231n_0.1.1
sh build_app.sh ./apps/xh0623_demo_pixel_light_ty xh0623_demo_pixel_light_ty  1.0.0

执行成功如下所示： soc

模组二次开发流程

启动流程介绍

在开始开发前，需要了解 SDK 的初始化流程。这里需要重点关注四个函数pre_app_init()、pre_device_init()、app_init()和device_init()。启动流程如下图所示。

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修改代码

产品PID定义

可以根据下面的提示填写产品的 PID 信息，也可以不对代码进行任何更改，跳过该步骤直接进入下一步编译生成固件。将apps下的include/light_system目录下的light_system.h中的PRODUCT_KEY修改为您创建得到的 PID，FIRMWARE_KEY是固件key，可以填NULL。

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灯珠数量定义

在/home/share/samba/ty_iot_light_app_sdk_bk7231n_0.1.1/app/xh0623_demo_pixel_light_ty/include/src/light_system/light_init.c中可以进行修改。

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灯带长度定义

在/home/share/samba/ty_iot_light_app_sdk_bk7231n_0.1.1/app/xh0623_demo_pixel_light_ty/include/src/light_upload/light_upload.c中可以进行修改，其中DPID_LED_NUM是灯珠数量，DPID_LED_LENGTH是灯带长度，单位为厘米。

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编译和生成产物介绍

在 Ubuntu 终端中将路径切换到有 build_app.sh 的路径下，输入下列命令进行编译。例：我这里处于home/share/samba/ty_iot_light_app_sdk_bk7231n_0.1.1路径下，开始执行下列命令。

sh build_app.sh ./apps/xh0623_demo_pixel_light_ty xh0623_demo_pixel_light_ty  1.0.0

命令	含义
sh build_app.sh	命令执行 build_app.sh 脚本。
./apps/tuya_demo_light_pwm	编译的工程所在的路径。
tuya_demo_light_pwm	固件名称，固件标识名，必须要和工程文件夹名称一致。
1.0.0	软件版本号。

执行后如下所示。

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生成产物

编译完成后，将生成的固件按照不同版本放在所编译的工程目录 output 文件夹内。例：如果我们编译的是 apps 文件夹中的 xh0623_demo_pixel_light_ty工程，编译版本为1.0.0，那么生成的固件将会放在 apps/xh0623_demo_pixel_light_ty/output/1.0.0 中。

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编译后的产物如上图所示，这里主要关注的xh0623_demo_pixel_light_ty_QIO_1.0.0.bin、xh0623_demo_pixel_light_ty_UA_1.0.0.bin和xh0623_demo_pixel_light_ty_UG_1.0.0.bin这三个文件。

文件名	功能
xh_bk7231n_light1_io_xx_QIO_1.0.0.bin	生产区固件：boot+用户区固件+检测固件。
xh_bk7231n_light1_io_xx_UA_1.0.0.bin	用户区固件
xh_bk7231n_light1_io_xx_UG_1.0.0.bin	升级固件

上传固件

自定义开发固件如果不上传到云平台，直接将 UA 文件烧录到已授权的模组中，会导致配网一直无法成功。进入涂鸦 IoT 平台，在开发的产品中找到“硬件开发”，按照下图指示点击“新增自定义固件”，填写相关固件信息。 “固件标识名”必须和您编译时的 apps 下的工程文件夹的名称一致。如果固件标识名填写为 wifi_one_light，上传的固件应为 SDK 包中 apps 目录下的 wifi_one_light 文件夹中编译所生成的固件。 “Flash 大小”为 16Mbit 也就是 2M 大小。不同模组的 flash 大小可以在涂鸦文档中心中查看相关模组的 flash 大小。 1byte(字节) = 8bit(位)。 16Mbit / 8 = 2M。相关信息填写完成后（没有被②的框框圈到使用默认设置即可），点击“上传固件”，进入“上传固件“步骤。

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“固件版本”需要和编译时输入的版本号对应一致。“生产固件”上传包含 QIO 的 bin 文件，“用户区”上传包含 UA的bin 文件，“升级固件”上传包含 UG 的 bin 文件。运行模式选择 QIO。点击保存。注意：该顺序不一定固定，在后续固件管理中就不是按照“生产固件”，“用户区固件”和“升级固件”的顺序来排序，所以一定要看清楚是什么类型的固件在进行上传。

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点击“进行固件上架”。

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选择“不限范围”，点击“确认上架”。注意：这里选择不限范围是为了方便个人开发。如果是公司将要量产的产品，请严格限定固件的使用范围。

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烧录授权

通过涂鸦 IoT 开发平台涂鸦模组二次开发方案成功生成固件，或使用自定义开发方案生成固件并上传到涂鸦 IoT 开发平台后，下一步需要对模组进行烧录授权。本文将详细讲解 3 种不同的烧录授权方式：自定义开发烧录授权：适用于发布阶段，使用自定义开发方式创建的产品。三明治开发板方式烧录授权：仅适用于涂鸦三明治开发板的烧录授权。使用原厂工具烧录：适用于开发阶段。方案的特点是授权一次，重复烧录。

烧录准备工作

烧录授权所需工具如下：

PMS 账号
CBU Nano开发板或涂鸦WiFi模组+usb转UART串口工具
云模组烧录授权工具
原厂烧录工具

PMS 账号

PMS账号申请网址：

https://pms.tuya.com/login

PMS是涂鸦智慧生产管理系统，一个轻量化的生产管理系统，助力中小微生产企业实现降本、提质、增效和减存，完成数字化转型。登录涂鸦PMS系统。登录成功后，依次点击知识库管理->软件下载->生产解决方案开始下载「生产解决方案」。

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安装过程中，程序安装的位置可以根据自身需求进行设置，建议不要有中文路径，避免出现一些意想不到的问题。安装完成后，启动「生产解决方案」，登录的账号和密码与涂鸦PMS系统（涂鸦智造）的账号和密码一样。由于是开发CBU Wi-Fi & Bluetooth 模组，故选择生产测试->云模组即可。

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选择文件->设置，进行烧录设置，授权波特率最好设置在9600。

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授权设置

点击产品->三明治开发板->绑定开发板进行绑定。

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一般情况下，开发板背部都有一张标签，上面附带了ID和密码。

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点击申请新的授权码，即可选择需要添加的产品。

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使用云模组烧录授权平台烧录

设置完毕之后将授权码输入到生产凭证中，选择烧录模式。

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点击运行，在对开发板进行复位就可以进行下载。

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原厂工具烧录UA文件

使用该方法只能烧录应用区固件，无法给模组进行授权操作。可以使用该方法给已经授权过的模组进行烧录，避免每次更新代码生成固件后都要上传到涂鸦loT平台使用「云模组烧录授权平台」工具进行烧录授权。下降链接如下：

https://images.tuyacn.com/smart/shiliu_zone/SOC_Develop/tools/bk_writer_gui_V1.6.3.rar

使用此方法只能烧录应用区固件，无法给模组进行授权操作。可以使用该方法给已经授权过的模组进行烧录，避免每次更新代码生成固件后都要上传到涂鸦 IoT 开发平台使用云模组工具进行烧录授权。按照下图步骤，在箭头 ① 所指向的烧录对象中，根据实际烧录的模组选择对应的芯片型号，可在文档中心查看相关模组规格书，确认模组使用的芯片型号。单击箭头 ② 指向的浏览按钮，选择成功编译生成的包含了 UA 字样的 bin 文件（该文件就是应用区固件，这里选择的固件就是wifi_one_light）。在箭头 ③ 和箭头 ④ 指向的起始地址中填入0x00011000，操作长度中填入0x00119000。在箭头 ⑤ 指向的位置选择正确的烧录串口，将箭头 ⑥ 指向的通讯波特率调整为最高，可以加快烧录速度。单击箭头 ⑦ 指向的烧录，给模组通断电或复位模组使模组重启，开始烧录。烧录完成后，更改后的代码就成功烧录到模组中。你可以不再使用云模组工具对该模组再次进行授权操作。烧录设置如下所示。

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烧录完成如下所示。

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涂鸦APP

可以在涂鸦手机APP中对模组进行添加。一般情况下可以自动识别出来。

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若没有识别，点击照明，灯带进行添加。

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若APP无法搜索到模组，需要对模组进行重置，查看原理图可以知道P9管脚对应用户按键。

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查看/home/share/samba/ty_iot_light_app_sdk_bk7231n_0.1.1/app/xh0623_demo_pixel_light_ty/include/src/light_button/light_button_init.c下有个按键配置代码，可以看到对按键点击4次可以进入复位模式。

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