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TencentOS tiny定制开发板EVB_MX+快速入门指南

Revision Date Description
1.0 2019-9-15 文档初版
2.0 2020-2-12 文档V2.0

1. 定制开发板EVB_MX+硬件简介

1.1 开发板简介

EVB_MX+是腾讯物联网操作系统TencentOS tiny 团队联合南京厚德物联网有限公司设计的一款物联网评估板,用于TencentOS tiny 基础内核和IoT组件功能体验和评估。 开发板功能图如下所示:

1.2 开发板特性

CPU :STM32L431RCT6, 80MHz,256K Flash,64KB SRAM

显示屏 :OLED,128*32分辨率

电源特性 :Micro USB接口,5V供电,内部有5V转3.3V的DCDC,MCU供电电压为3.3V,系统IO电压也为3.3V

按键 :一个复位按键,四个功能按键

外部扩展存储 :SPI FLASH,TF卡

LED指示灯 :上电指示 LED,红色;充电指示 LED,红色;一个用户定义LED,蓝色

调试接口 :SWD外接ST-Link,UART2串口连接PC

XTAL :8MHz,32.768KHz

传感器扩展接口E53 Interface :支持E53传感器案例扩展板(支持UART、SPI、IIC、GPIO、ADC、DAC等)

网络模块扩展接口WAN Interface :支持多种无线通信模组扩展(UART&SPI&GPIO)

操作系统支持 :TencentOS tiny

1.3 开发板硬件详解

1.3.1 电源电路

1)锂电池充放电电源管理 为适应广大开发者对于物联网低功耗应用的需求,EVB_MX+开发板加入了锂电池供电模块,本锂电池供电模块采用的是TP5410芯片,该芯片是一款单节锂电池专用的电池充电及5V恒压升压控制器,充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体,可以输出最大1A的充电电流。升压电路采用CMOS工艺制造的空载电流极低的VFM开关型DC/DC升压转换器,具备极低的空载功耗(小于10uA),且升压输出驱动电流能力达到1A。 在下图的TP5410电路中,VBUS为USB接口提供的电压,为总电压。BAT_VCC是锂电池充电电压,该引脚接锂电池。VOUT引脚输出+5V电压,该电压可由锂电池升压产生,供给后续电路使用。 2)电源稳压电路 锂电池电源管理电路可以将3.7V锂电池升压至5V,但这并不能直接作为电源给EVB_MX+直接供电,EVB_MX+上的元器件供电电压范围普遍在1.8V-3.6V,推荐电压均为3.3V,(BC35供电范围是:3.1V-4.2V,推荐电压3.8V,使用3.3V也可以正常工作),因此需要将5V的电平转换成3.3V供给EVB_MX+开发板使用,这里使用RT8059作为3.3V稳压器芯片。 RT8059是一款高效率脉冲宽度降压型DC/DC转换器。输入电压2.8V-5.5V,输出电压可调范围为:0.6V-Vin,输出电流可以达到1A。在我们提供的电路中将输出调节至3.3V,让开发板正常工作。

1.3.2 STM32最小系统电路

单片机最小系统或者叫最小硬件单元电路,指用最少元器件组成的单片机可以正常工作的系统。最小系统基本由电源、单片机、晶振、复位电路、程序烧录接口组成,电源使用3.3V直接供电,其他部分原理图如下:

1.3.3 USB电平转换电路

USB电平转换电路是用于MCU和PC通信的场景中。PC机上的通信接口使用USB接口,相应的电平逻辑需要遵照USB电平规则,而MCU的串行通信接口是串口,相应电平需要遵循TTL原则。为了使两者可以互相通信,就需要一个电平转换器,EVB_MX+上使用了CH340芯片作为转换器,CH340外围只需要接很少的元器件即可以实现USB总线转接,使用非常方便也广泛运用在USB转TTL工具上,电路如下:

1.3.4 OLED显示电路

OLED液晶显示模块用来向用户显示系统状态、参数或者要输入系统的功能。为了展示良好的视觉效果,模块使用SSD1306驱动的OLED显示屏,分辨率为128*32。SSD1306芯片专为共阴极OLED面板设计,嵌入了对比控制器、显示RAM和晶振,并减少了外部器件和功耗,有256级亮度控制。 该款OLED使用IIC接口,由于IIC接口空闲时引脚要上拉,因此下面的原理图中接了10k电阻上拉,然后才接入MCU引脚。

1.3.5 用户按键

开发板带有一个系统Reset按键,和四个功能按键。复位按键是直接接入STM32L431和MCU的硬件复位Pin,按下复位按键,系统自动重启复位。功能按键可以提供给开发者做功能定义开发,都是使用GPIO口,方向为输入,低电平有效。其原理图如下图所示。

1.3.6 LED程序指示灯

为了方便项目开发调试,EVB_MX开发板接出来一个LED灯,供用户自己设置状态使用,该LED灯接MCU的PC13引脚,当PC13引脚输出高电平时,会点亮LED灯。

1.3.7 Flash存储电路扩展

开发板带有一个SPI Nor Flash芯片扩展,用户存储一部分用户数据和存储空间扩展,电路图如下:

1.3.8 Flash存储电路扩展

开发板带有一个micro tf卡扩展,可用于存储空间扩展,文件系统组件测试等,电路图如下:

1.3.9 E53 传感器扩展接口

开发板设计有E53接口的传感器扩展板接口,该接口可兼容所有E53接口的传感器扩展板,实现不同物联网案例场景的快速搭建。该接口可接入UART、SPI、I2C、ADC等通信协议的传感器,其原理图如下图所示。

1.3.10 WAN通信模块扩展接口

开发板设计有通信扩展板的扩展接口,该接口可接入WIFI、NB-IoT、2G、腾讯定制IoT模组、LoRaWAN等不同通信方式的通信扩展板,以满足不同场景上云的需求,其原理图如下图所示。

1.3.11开发板部分引脚和模块映射关系

1.4 开发板开箱安装指南

1.4.1 检查配套设备

打开开发套件箱子后,开发者可以在箱子左侧找到开发板主板,右侧放了一个WAN口wifi扩展板ESP8266、STlink下载器、和一个传感器扩展板,可能是(E53_SC1智慧城市灯光模块、E53_SF1智慧消防烟感模块、E53_IA1智慧农业模块)其中一个(标配仅一个传感扩展板,如需要更多传感扩展板可自行找合作供应商(物联网俱乐部)购买),如上图所示。

1.4.2 安装WAN口WiFi模块

1.4.3 安装传感器扩展板

根据您开发套件配套的传感扩展板安装其中一个即可。

1.4.4 连接Micor USB线

Micro USB线的功能是供电及调试,将线一头与开发板的Micro接口连接,另一头接到电脑的USB口上。

1.4.5 连接ST-Link程序下载器

把开发板内提供的配套下载线接在开发板的程序下载接口(SWD口),另一端与ST-Link程序下载器对应引脚相连,注意连接紧密,防止接触不良,红色为VCC,一定参考下图进行连接,不要接错。

2. 定制开发板EVB_MX+软件开发环境准备

2.1 MDK软件介绍

MDK 即RealView MDK 或MDK-ARM(Microcontroller Development kit),是 ARM 公司收购Keil公司以后,基于uVision界面推出的针对ARM7、ARM9、Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M2、Cortex-M3、Cortex-R4等ARM处理器的嵌入式软件开发工具。MDK-ARM 集成了业内最领先的技术,包括 uVision4 集成开发环境与 RealView 编译器RVCT。支持 ARM7、ARM9 和最新的Cortex-M3/M1/M0 核处理器,自动配置启动代码,集成 Flash 烧写模块,强大的 Simulation 设备模拟,性能分析等功能,与 ARM 之前的工具包 ADS 等相比,RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20%。 Keil公司开发的ARM开发工具MDK,是用来开发基于ARM核的系列微控制器的嵌入式应用程序。它适合不同层次的开发者使用,包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK包含了工业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件,支持所有基于ARM的设备,能帮助工程师按照计划完成项目。

2.2 MDK安装

登录MDK官网,下载MDK5软件,下载地址: http://www2.keil.com/mdk5 或者 https://www.keil.com/download/product/ 下载的版本最好在5.24以上,本开发教程以5.24版本为例,双击MDK524应用程序文件,点击next>>。

打上 I agree前面的勾勾,即是同意一些安装协议。点击next>>。

选择安装路径,可以默认也可以安装在我们自己建立的文件夹下。点击next>>。

这里填写的是我们的一些信息,填写完整后,继续next>>。

然后等待安装完成即可。

安装完成,点击Finish。

然后会跳出来这个界面,这个我们后面再讲,先点OK,把弹框都叉掉。

激活MDK,导入License,激活MDK后便可使用了。

特别提示:一定要输入License激活MDK软件,建议购买正版License。

2.3 MDK安装

安装完MDK后,我们需要安装开发套件中单片机型号对应的Pack。 安装方式一 登录官网:http://www.keil.com/dd2/pack/ 下载Keil.STM32L4xx_DFP.2.0.0.pack 后安装,如下图

安装方式二 MDK软件上在线安装

打开软件,在导航栏打开Pack安装界面,然后选择ok选项。

进入在线安装界面,选着STM32L4XX Pack,点击Install进行安装。

至此,我们开发板的单片机程序开发环境已经搭建完毕,重启MDK软件就可以使用了。

2.4 ST-Link驱动安装

前面讲了开发板单片机程序的开发环境的搭建,但是为了将程序烧录到开发板中我们还需要使用仿真器。我们这套开发板选用ST公司的ST-Link V2仿真器进行开发板程序的烧写和仿真,下面介绍ST-Link驱动的安装及环境搭建。 在ST官网下载ST-Link驱动, https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-utilities/stsw-link009.html

(驱动有2种: 32位电脑系统安装“dpinst_x86”、64位电脑系统安装“dpinst_amd64”)。

运行对应的驱动,安装ST-Link V2驱动程序。安装路径尽量保持默认路径。

安装完成后, 将ST-Link通过USB接口连入电脑。打开“设备管理器”。若看到如下图所示,表示驱动安装成功。

这里提醒 2 点: 1, 各种 windows 版本设备名称和所在设备管理器栏目可能不一样,例如 WIN10 插上STLINK 后显示的是 STM32 STLINK。 2, 如果设备名称旁边显示的是黄色的叹号,请直接点击设备名称,然后在弹出的界面点击更新设备驱动 至此, ST-Link 驱动已经安装完成。接下来大家只需要在 MDK工程里面配置一下 ST-Link即可。

2.5 编程软件(MDK)配置

安装驱动成功后,打开MDK软件,配置程序烧写和仿真的环境。 点击进入工程配置界面按纽,进入工程配置界面。

选择Debug选项,进入仿真器设置界面。

下拉仿真器选择列表,选着ST-Link Debugger并勾选右侧Use,点击Settings进入ST-Link V2仿真器配置界面。

开发板设计的程序烧录方式为SW,此处Unit选择ST-Link/V2,且Port选择SW,并确认右侧框内是否检测出SW设备,点击<确认>保存配置。

2.6 CH340串口驱动安装

互联网搜索下载CH340 串口芯片的驱动 安装方法:打开驱动安装程序点击安装即可。

注:若安装失败,请先点击卸载,后点击安装。

2.7 串口调试助手的安装与使用

工具下载: http://www.daxia.com/download/sscom.rar

安装方法:串口调试助手sscom5.13.1是免安装的,解压出压缩包即可直接使用。

根据PC和终端之间的连接,选择正确的串行端口。 打开电脑的设备管理器,在端口列表可以看到PC与开发板连接的端口号。

我这里显示的是COM6,所以要在sscom工具中选择COM6,开发板程序波特率设置为115200,所以我在sscom串口工具中选择115200波特率。

3. TencentOS tiny 基础内核实验

3.1 打开 TencentOS tiny提供的 Hello_world 工程

TencentOS tiny官方开源仓下载源码,地址为: https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

进入 < TencentOS-tiny/board/TencentOS_tiny_EVB_MX_Plus/KEIL/hello_world> 目录,打开TencentOS_tiny.uvprojx工程:

3.2 编译HelloWorld工程

打开工程后,我们在左侧的工程文件导航页面展开examples目录,可以看到helloworld.c源码,这里创建了两个TencentOS tiny的任务,交替运行打印任务。开发者安装下图指示,点击编译按钮即可编译工程,如图:

3.3 下载运行

首先需要配置下载环境

按下图所示配置下载参数

编译完成后点击如图所示”LOAD”按钮下载程序即可。

3.4 查看运行结果

连接好串口,在PC的串口助手中可以看到TencentOS tiny的两个任务交替运行,打印消息并完成任务计数,如下图所示:

更多TencentOS tiny基础内核的使用,请参考内核开发指南文档:

4. 使用TencentOS tiny定制开发板对接腾讯云IoT Explorer

4.1 入门概述

物联网开发平台的用户,可以通过快速入门的 Demo 示例加快对开发平台的了解。 快速入门准备了一个智能灯接入开发平台的应用场景,该场景模拟一款灯接入开发平台进行数据上报,并能接收控制指令,上报事件,此业务场景可以帮助用户理解如何将一款设备接入到开发平台。 • 如何通过物联网开发平台提供的设备 SDK 接入云端。 • 如何通过控制台在线调试设备。 • 如何通过控制台定义数据模板,查看设备上报数据、通信日志、事件等信息。

4.2 智能灯接入指引

4.2.1 操作场景

假设一款智能灯接入到物联网开发平台,通过物联网开发平台可以远程控制灯的亮度、颜色、开关,并实时获取智能灯上报到开发平台的数据。本文档主要指导您如何在物联网开发平台控制台接入智能灯。

4.2.2 前提条件

为了通过下面的步骤快速理解该业务场景,需要做好以下准备工作: • 申请物联网开发平台服务。

4.2.3 操作步骤

创建项目和产品

  1. 登录物联网开发平台控制台,【项目管理】,选择【新建项目】。
  2. 在新建项目页面,填写项目基本信息。
  • 项目名称:输入“智能灯演示”或其他名称。
  • 项目描述:按照实际需求填写项目描述。
  1. 项目新建成功后,进入该项目的产品列表页。单击【新建产品】。
  2. 在新建产品页面,填写产品基本信息。
  • 产品名称输入“智能灯”或其他产品名称。

  • 产品类型选择“路灯照明”。

  • 认证方式选择“密钥认证”。

  • 通信方式随意选择。

  • 其他都为默认选项。 产品新建成功后,您可在产品列表页查看到“智能灯”。

    创建数据模板

选择“智能灯”类型后,系统会自动生成标准功能。

创建测试设备 在【设备调试】页面中,单击【新建设备】,设备名为 dev001。 运行Demo程序

  1. 打开 lightdemo 例程
TencentOS tiny项目工程中包含了explorer的demo工程:
进入TencentOS-tiny\board\TencentOS_tiny_EVB_MX_plus\KEIL\qcloud_iot_explorer_sdk_data_template目录,双击TencentOS_tiny.uvprojx,用mdk打开。

Demo工程中example分组下的配置文件说明:

  • data_config.c:设备属性功能相关参数配置
  • action_config.c:行为调用相关参数配置
  • events_config.c:事件调用相关参数配置
  1. 填写配置信息

    进入TencentOS-tiny\components\connectivity\qcloud-iot-explorer-sdk\port\TencentOS_tiny目录,修改HAL_Device_tencentos_tiny.c文件: 将上图红色线框中的数据分别替换为控制台“设备详情页“中的参数并保存。

  • 产品 ID: 将控制台的产品 ID ,复制到上图 sg_product_id。
  • 设备名称: 将控制台的设备名称,复制到上图 sg_device_name。
  • 设备密钥:将控制台的设备密钥,复制到上图sg_device_secret。 注:demo工程中已添加了一个用于调试的explorer设备信息,可以直接与explorer平台对接。

进入TencentOS-tiny\examples\qcloud_iot_explorer_sdk_data_template目录,修改entry.c:

这里esp8266_join_ap函数的入参,填写用户自己的wifi热点名字及密码。

将esp8266模组插入到开发板模组接口上。(如果选择BC35模组,请打开BC35的宏并插上BC35模组即可)

  1. 编译

    选择project菜单,点击Build Project编译工程。

    如果工具栏上有编译按钮快捷键,可以直接点击工具栏上的编译按钮:

  2. 运行Demo程序

选择Flash菜单,点击Download下载程序到开发板上并运行。

如果工具栏上有下载按钮快捷键,可以直接点击工具栏上的下载按钮: 开发板上程序运行后,前往控制台查看该设备的数据。

4.2.4 查看设备状态

  1. 保持 light Demo 程序为运行状态。
  2. 进入【控制台】>【产品开发】>【设备调试】,可查看到设备 "dev001" 的状态为“上线”状态,表示 Demo 程序已成功连接上开发平台。
  3. 单击【查看】,可进入设备详情页。
  4. 单击【当前上报状态】,可查询设备上报到开发平台的最新数据及历史数据。
  • 当前上报数据的最新值:会显示设备上报的最新数据
  • 当前上报数据的更新时间:显示数据的更新时间
  1. 单击【查看】,可查看某个属性的历史上报数据。

4.2.5 查看设备通信日志

  1. 单击【设备通信日志】,可查询该设备某段时间范围的所有上下行数据。
  • 上行:上行指设备端上报到开发平台的数据。
  • 下行:下行指从开发平台下发到设备的数据。

4.2.6 在线调试

  1. 当 Light Demo 成功连接到物联网开发平台后,您可在控制台【设备调试】列表,单击【调试】,进入在线调试。
  2. 将亮度设置为68,颜色设置为“Red”,单击【发送】。
  3. 查看 Light Demo 程序,可查看到成功接收到下发的数据。
  4. 通信日志会显示如下日志,表示成功下发了指令到设备端。
{
 "Payload": {
     "type": "update",
     "state": {
         "desired": {
             "color": 0,
             "brightness": 68
         }
     },
     "version": 312,
     "clientToken": "API-ControlDeviceData-1557240385"
  }
}
  1. 查看通信日志,即可查看到设备成功接收到下行指令,并上报最新数据到开发平台的详细日志。

4.2.7 设备事件上报

  1. 修改工程中的config.h文件,开启事件支持:

  1. 修改data_template_sample.c文件,开启事件上报示例:

  1. 编译程序,下载到开发板中,复位开发板,程序开始运行。

  2. 在平台端可以看到设备上报事件的日志:

4.2.8 设备行为调用

  1. 在云端的数据模板中,选择自定义功能版块,手动新建一个设备行为功能:

  1. data_template_sample.c文件中使能Action示例:

  1. 编译程序,下载到开发板中,复位开发板,程序开始运行。

  2. 在云端下发设备行为调用:

  1. 在串口助手中可以看到设备行为被调用:

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