助于创建新或修改设备的开发工具介绍

发明家，修补匠和制造商都可以通过随时可用的低成本硬件和软件将各种创新和创意项目和创意带入生活。他们梦想并测试解决现实问题的各种项目，或者做一些非常酷的事情。这些制造商需要随时可用的工具来帮助他们开发，测试和调整他们的创作。这些工具可能包括单板计算机（SBC），开发工具链，软件接口或任何有助于创建新设备或修改现有设备的工具。

批量生产的微控制器板开始于Arduino开发板和Atmel的8位ATMEGA微控制器。简化的软件工具，如Sketch和一个大型的即插即用代码库，意味着几乎任何人都可以在几分钟内拿起Arduino并构建一些东西。从那时起，许多开发板已经发布，每个都有自己独特的优势。

虽然这些开发板为制造商和工程师提供了开发快速原型来证明其设计的工具，但是从这些开发板获取捕获的数据。微控制器或串行端口进入云通常需要更高的技能，其中包括：

硬件开发人员

嵌入式软件开发人员

后端基础设施

前端Web门户

智能手机应用程序设计

UX和UI设计人员

这些通常是硬件和软件工程师在延长的时间表上一起工作。在快节奏的市场中，这对任何公司来说既危险又昂贵。虽然从头开始创建通常是一个诱人的挑战，但正确的开发板无需这样做。

用于物联网节点的STM32 Nucleo包

STMicroelectronics的STM32 Nucleo功能强大， Arduino系列开发板的低成本替代品。最新的一体化STM32 Nucleo包包括NFC，MEM和Wi-Fi扩展板，为制造商和工程师带来物联网云。 MEMs扩展板包含加速度计，磁力计，陀螺仪，压力传感器以及温度和湿度传感器。这些扩展板只是意法半导体提供的大量扩展板中的一小部分。 STM32 Nucleo开发板也兼容Arduino UNO R3扩展板，这意味着它们几乎可以使用所有Arduino屏蔽。

然而，STM32 Nucleo真正发挥作用的地方是ST的开放式开发环境功能包它提供与Microsoft Azure或IBM Watson的物联网云的直接连接。预先构建的二进制文件让设计人员可以在几分钟内完成完整的设计实现。这使得制造商和工程师可以花时间提出新的想法和很酷的项目，或者专注于添加所需的特性和功能。

STM32 Nucleo包的细分

图1：用于物联网节点的STM32 Nucleo包。

STM32 Nucleo包具有四个开发板，每个开发板可以单独购买。 NUCLEO-F401RE是STM32F401RE MCU的核心，具有DSP和FPU的32位ARM®Cortex®-M4内核，自适应实时加速器，512 KB闪存和96 KB SRAM。电路板可以通过USB供电，也可以通过外部电源供电，电压最高可达12伏。有一个板载ST-LINK/V2-1调试器/编程器，通过micro USB支持三个接口：虚拟COM端口，大容量存储器和调试端口。该板还支持Arduino UNO R3和ST morpho连接到所有STM32 I/O.支持多种集成开发环境（IDE），包括IAR，ARM，Keil和基于GCC的IDE。 STM32 Nucleo板带有STM32综合软件HAL库以及各种套装软件示例，以及直接访问ARM mbed在线资源。 ARM mbed在线工具仅适用于Chrome，但它允许用户通过Web门户编写代码并通过USB下载到主板的内存存储，而无需下载大型软件IDE。

图2：STM32 Nucleo-64板。

第二个开发板是X-NUCLEO-IDW01M1，一个基于SWPF01SA模块的Wi-Fi扩展板。 FCC和ETSI均符合低功耗802.11 b/g/n收发器和集成SMD天线。 1 MB扩展闪存允许通过无线方式进行固件更新（FOTA）。其他有用的功能包括应用程序层功能，如支持动态网页的Web服务器，以及用于获取和发布Web内容的REST API。与任何物联网设备一样，个人安全性是一个严重问题，WEP/WPA/WPA2涵盖了这一点。通过UART通过简单的AT命令集主机接口进行控制。

图3：Nucleo Wi-Fi扩展板。

第三个开发板是X-NUCLEO-IKS01A2运动MEMS和环境传感器扩展板，它包含多个传感器以捕获各种数据。其功能包括：

LSM6DSL MEMS 3D加速度计（±2/±4/±8/±16 g）和3D陀螺仪（±125/±245/±500/±1000/±2000） dps）

LSM303AGR MEMS 3D加速度计（±2/±4/±8/±16 g）和MEMS3D磁力计（±50高斯）

LPS22HB MEMS压力传感器，260-1260 hPa绝对数字输出气压计

HTS221：电容式数字相对湿度和温度

还有一个24针DIL插座，用于额外的MEMS适配器和其他传感器。所有传感器都通过默认的I 2 C接口与STM32 Nucleo连接。

图4：Nucleo Motion MEMS和环境传感器扩展板。

最后一块板是X-NUCLEO-NFC01A1，动态NFC标签扩展板。使用M24SR64-Y动态NFC/RFID标签IC和NFC天线（13.56 MHz），它通常与Wi-Fi扩展板和ST25智能手机应用程序一起使用，以便以易于使用的方式设置Wi-Fi SSID和密码使用和安全的方式。它还支持Arduino UNO R3连接器，但它不包含其他扩展板所具有的morpho连接器。

图5：Nucleo Dynamic NFC标签扩展板。

虽然用于IoT节点的STM32 Nucleo包仅包含这三个额外的扩展板，但是有各种支持的扩展板可用，包括但不是仅限于X-NUCLEO-IHM07M1电机驱动器，X-NUCLEO-IDB05A1蓝牙低功耗，X-NUCLEO-53L0A1光传感器和X-NUCLEO-LED61A1 LED驱动器。

STM32 Nucleo和物联网云

云指的是基于互联网的服务，其中计算机处理和数据在易于访问的论坛中共享。它通常是遍布全球的分布式服务器组，运行特定程序以捕获和存储稍后要审查的数据。一个简单的例子是温度传感器，它将温度发送到远程服务器，数据被解析并存储在数据库中。然后通过门户网站或智能手机应用程序检索，以供最终用户查看。

STM32 Nucleo开发板的主要产品之一包括来自STM32开放开发环境的两个软件包。 FP-CLD-AZURE1和FP-CLD-WATSON1是两个软件包，可帮助将开发板与运行在云上的Web仪表板连接，以实现传感器数据可视化。这些为两种最流行的物联网云提供了急需的开箱即用支持。这两个软件包都提供完整的中间件解决方案，可构建基于Wi-Fi连接的应用程该软件包括识别Wi-Fi模块（SPWF01SA），传感器设备（HTS221，LPS25HB，LSM6DS0，LIS3MDL，LPS22HB，LSM303AGR，LSM6DSL）和动态NFC/RFID标签（M24SR64-Y）的驱动程序。它还包括一个实现MQTT协议的中间件包，以便轻松地将基于STM32 Nucleo的微系统与云服务进行交互。该扩展软件基于STM32Cube软件技术，可简化不同STM32微控制器的可移植性。

FP-CLD-AZURE1功能包连接到Microsoft Azure的物联网云。它带有一个集成的SDK，可以轻松访问Azure的服务。它支持MQTT，设备管理原语，遥测和固件无线更新（FOTA）。样品应用可用于连接到NUCLEO-F401RE/NUCLEO-L476RG/NUCLEO-F429ZI板的X-NUCLEO-IKS01A1，X-NUCLEO-IKS01A2，X-NUCLEO-IDW01M1和X-NUCLEO-NFC01A1板。

FP-CLD-WATSON1功能包通过IBM的平台即服务（PaaS）Bluemix连接到IBM Watson的IoT云。与Microsoft Azure的物联网云类似，它提供完整的中间件包，用于构建基于Wi-Fi连接的应用程序，将STM32 Nucleo板与基于云的服务连接起来。当连接到NUCLEO-F401RE时，为X-NUCLEO-IKS01A1，X-NUCLEO-IDW01M1和X-NUCLEO-NFC01A1提供了示例实现。

虽然这两个软件包很容易被STM32 Nucleo支持包装，它们不是唯一可用的STM32 ODE功能包。功能包用于将设备连接到Amazon AWS云，通过蓝牙低功耗（BLE）将6LoWPAN IoT节点连接到智能手机，创建通过Wi-Fi连接到物联网云的BLE星型网络，以及通过低于1GHz RF通信的6LoWPAN网络。

了解物联网云

查看Microsoft Azure的物联网云，用户手册（UM2043）中记录了入门。快速入门指南也是另一个有用的文档。但是，这两个文档都假设用户已经安装了所选的IDE并知道如何使用它。以下简化了要采取的最佳步骤：

下载并安装三个IDE中的任何一个。请注意，虽然所有这些都是强大的工具，但只有STM32的AC6系统工作台是免费的。

下载像TeraTerm这样的串行线路监视器。

下载并解压缩Microsoft Azure IDE软件包（ FP-CLD-AZURE1）。

设置IoT集线器。

注册并配置STM32节点并获取其凭据。

注册活动帐户Microsoft Azure。

下载适用于Windows的Microsoft Device Explorer实用程序或iothub-explorer（跨平台命令行工具），以配置设备和管理IoT中心。

一次已遵循快速入门指南中的步骤并已成功编程STM32 Nucleo包，用户可通过将SSID和密码编程为源代码或使用ST25 Android应用程序和节点将节点连接到Wi-Fi网络附加NFC扩展板。

下载完所有必需的软件包并完成IoT节点的成功配置和注册后，可以开始使用现有的代码库来开发自定义应用程序。 Device Explorer是一个基于Windows的实用程序，用于配置和管理IoT中心。除此之外，它还用于可视化从节点发送的消息，动态更改消息属性并设置固件更新。

图6：用于配置和物联网集线器管理的Windows设备资源管理器。

Android智能手机应用程序提供了额外的功能，包括通过NFC标签扩展板设置SSID和密码。

图7：ST25智能手机应用程序。

Cloud-JAM

RushUp的另一款产品Cloud-JAM是专为制造商，开发商和高端设计的加速器混合，低产量的产品。它将用于物联网的STM32 Nucleo数据包的所有四个开发板（MCU，Wi-Fi，MEMS和NFC）整合到一个紧凑的设计中。其中一个关键特性是两个开发系统之间的直接兼容性，允许用户在STM32 Nucleo功能包上进行开发和调试，然后将相同的二进制文件下载到Cloud-JAM上。这种互操作性允许连接到IoT云的相同功能，以及使用STM32 Nucleo的快速入门指南启动和运行。关于Cloud-JAM产品的数据表和信息可以从RushUp的GitHub存储库下载。

图8：Cloud JAM，STM32 Nucleo pack的加速器产品物联网节点。

结论

通过提供全面，易用的工具帮助制造商，设计师和工程师是一个积极的举措。意法半导体在处理完整的封装方面做得非常出色，从收集嵌入式平台上的传感器数据，传输到本地网络，以及物联网云中的存储，可以更新，控制和监控节点。物联网云SDK解决了将众多系统连接在一起的麻烦，使制造商和工程师能够快速启动他们的开发。而不是拥有广泛，独立技能组的工程师团队，可以以更具成本效益的方式开发完整的产品包，同时大大缩短产品上市时间。