ARM公司低调升级Mbed_为物联网应用做准备

最近，ARM公司低调的发布了Mbed OS 5.1，将Mbed再次进行了升级，为今后的物联网应用做好准备。

大家知道，在嵌入式领域，现在ARM内核的芯片是主流，ARM公司将它的内核授权给其他芯片公司，制造出各种不同的MCU，如ST的STM32、TI的 Sitara™ Processors、NXP的Kinetis系列和LPC系列等，几乎除了Microchip公司外，其他生产MCU的厂家都有ARM内核的芯片，包括 现在很多国产的芯片公司也开始提供ARM内核的微控制器了。

现在ARM内核的芯片非常多，不同厂家现有的型号可能有上千种，每年还在推出很多新的型号。但是开发ARM芯片不像以前的8x51那样，只要一个通用的汇 编或者Keil C51软件就可以完成开发。因为ARM芯片比51复杂太多，所以现在基本上每个厂家都为自己的芯片提供了专用的函数库，提供了芯片的底层模块驱动，方便开 发者快速进行开发。

比如，开发ATMEL的程序，一般我们使用Atmel Studio作为IDE，并使用Atmel自己的ASF（ Atmel® Software Framework）进行开发，使用ASF提供了各种库函数和驱动，实现芯片的底层功能。ASF的功能很强，除了提供芯片的大部分底层模块驱动，还提供了 一些高级的应用模块（如USB），可以加快开发速度。Atmel的大部分芯片都可以使用ASF进行开发，ASF不但代码效率高，而且移植性较好，很多函数 在不同芯片中的名称和用法是一样的，这给程序的移植带来了方便。

但是现在的芯片实在太多太复杂，也各有特色，那么就有一个比较大的问题，就是大家不可能每种芯片都去学习，等学习好了在去使用。我们也很难只去使用一个厂 家的芯片，不去使用性能更好、功能更丰富，更加适合项目应用的芯片。例如因为某个项目，我们需要将STM32的程序或者NXP的程序移植到ATMEL的 MCU上，虽然它们都是ARM内核的芯片，但是因为寄存器各不相同，库函数也不相同，程序是不能简单的直接移植过来运行的。

针对这个情况，同时也是为了适应新的物联网时代的变化，ARM提供了一个全新的开发方式：MBed。Mbed包括了云服务、客户端、Mbed OS等几大部分。

对于传统的嵌入式工程师，Mbed OS是最直接有帮助的，它提供了许多有用的组件。Mbed OS是由Mbed Drivers、Mbed Online IDE、HardwareComponents、Libraries等部分组成。Mbed Drivers提供了简单易用的API，让控制器内部的各种模块起来非常简单；而Mbed Online IDE提供了一个在线开发环境，只要通过浏览器就可以开发程序，无需在计算机上安装开发软件；Hardware Components、Libraries提供了各种硬件、传感器的库，使用起来比Arduino更加容易。

使用Mbed开发，可以加速和简化开发工作，降低开发难度，让复杂的底层驱动变得非常简单，同时保证了程序的可移植性，无论使用哪种芯片（需要是能够被所Mbed支持），同样的外设功能都可以使用相同的用法。

下面就简单介绍使用Mbed开发程序，并和ATMEL传统的开发方式相比。

首先我们需要到Mbed网站上注册一个账号，这样才能使用它的Online IDE（在线开发环境）和其他资源。然后在Mbed的开发平台中（https://developer.mbed.org/platforms/？pvend=42），我们可以看到已经有4种型号的芯片支持Mbed了，这也是比较有代表性的几个型号：

AT SAMR21-XPRO AT SAMW25-XPRO AT SAML21-XPRO-B AT SAMD21-XPRO

我们以AT SAMR21为例，先在Online IDE中创建一个新程序，使用BlinkyLED Hello World模块。

创建后打开主程序，可以看到如下代码：

#include“mbed.h”

DigitalOutmyled（LED1）;

intmain（） {

printf（“RESET”）;

while（1） {

myled = 1;

wait（0.2）;

myled = 0;

wait（0.2）;

printf（“TEST”）;

}

}

使用GPIO作为数字方式输出，只要将它定义为DigitalOut，输出高低电平直接直接将它赋值为1或0，既直观，又简洁。作为对比，在ASF的Delay例程中，是这样使用的：

#include

intmain（void）

{

system_init（）;

delay_init（）;

struct port_config pin;

port_get_config_defaults（&pin）;

pin.direction = PORT_PIN_DIR_OUTPUT;

port_pin_set_config（LED0_PIN， &pin）;

port_pin_set_output_level（LED0_PIN，LED0_INACTIVE）;

while （true） {

for （int i = 0; i 《 5; i++） {

port_pin_toggle_output_level（LED0_PIN）;

delay_s（2）;

}

}

两者对比，Mbed的方式无疑更加简单方便，更适合初学者。而且Mbed的程序可以非常容易的在Mbed支持的芯片上移植，因为用法都是一样的，也就是说在 STM32、NXP、Silabs、Nordic等芯片上，都可以使用相同的代码（只是GPIO的名称不同），这样就可以极大降低了程序移植的难度。例 如：

在nordic nRF1822上：

DigitalOut myled（p18）;

在STM32F030上：

DigitalOut myled（PA_5）;

在KL25Z上：

DigitalOut myled（PTB18）;

上面是GPIO的数字输出功能，其他功能也是类似的，如：

数字输入就是：DigitalIn

双向GPIO：DigitalInOut

总线方式输出：BusOut

端口输出：PortOut

中断输入：InterruptIn

模拟输入：AnalogIn

模拟输出：AnalogOut

PWM：PwmOut

定时器：Ticker

串口：Serial

SPI和I2C：SPI/I2C

……

简单的程序可以直接在Online IDE中开发，复杂的程序，使用Online IDE就不够方便了，这时可以将程序导出来，使用Atmel Stduio或者Keil进行开发。

注：要在SAMR21-XPRO上使用Mbed的完整功能，需要升级开发板的固件，安装最新版本的AS7，并连接开发板时，会自动更新开发板固件的。

传统嵌入式和单片机的开发，深入学习并掌握一种或数种芯片的用法后，就可以解决很多问题，完成一些项目。但是在物联网时代，芯片硬件本身将越来越被弱化， 开发者对硬件底层的关注越来越少，大家更加侧重于应用层，怎样快速实现多变的应用需求成为主要矛盾，这时传统的开发方式就不太容易满足要求，而且随着芯片 性能的提升和价格的降低，开发工具在芯片的选型时带来的影响也越来越大，各种快速便捷的开发方式将越来越多，几分钟就能开发一个应用将变为可能。

当然现在的Mbed也还不够完善，部分外设驱动还没有完成，支持的芯片种类也不够多，代码的执行效率也没有原生库函数高。但是它为程序的通用性、模块化开 发带来很多便利，为今后的图形化开发、积木式开发提供了可能。就像C语言取代汇编成为嵌入式主流开发语言一样，Mbed这样的开发方式也会逐渐成为嵌入式 开发的趋势。