發(fā)明家，修補匠和制造商都可以通過隨時可用的低成本硬件和軟件將各種創(chuàng)新和創(chuàng)意項目和創(chuàng)意帶入生活。他們夢想并測試解決現(xiàn)實問題的各種項目，或者做一些非常酷的事情。這些制造商需要隨時可用的工具來幫助他們開發(fā)，測試和調(diào)整他們的創(chuàng)作。這些工具可能包括單板計算機（SBC），開發(fā)工具鏈，軟件接口或任何有助于創(chuàng)建新設(shè)備或修改現(xiàn)有設(shè)備的工具。

批量生產(chǎn)的微控制器板開始于Arduino開發(fā)板和Atmel的8位ATMEGA微控制器。簡化的軟件工具，如Sketch和一個大型的即插即用代碼庫，意味著幾乎任何人都可以在幾分鐘內(nèi)拿起Arduino并構(gòu)建一些東西。從那時起，許多開發(fā)板已經(jīng)發(fā)布，每個都有自己獨特的優(yōu)勢。

雖然這些開發(fā)板為制造商和工程師提供了開發(fā)快速原型來證明其設(shè)計的工具，但是從這些開發(fā)板獲取捕獲的數(shù)據(jù)。微控制器或串行端口進入云通常需要更高的技能，其中包括：

硬件開發(fā)人員

嵌入式軟件開發(fā)人員

后端基礎(chǔ)設(shè)施

前端Web門戶

智能手機應(yīng)用程序設(shè)計

UX和UI設(shè)計人員

這些通常是硬件和軟件工程師在延長的時間表上一起工作。在快節(jié)奏的市場中，這對任何公司來說既危險又昂貴。雖然從頭開始創(chuàng)建通常是一個誘人的挑戰(zhàn)，但正確的開發(fā)板無需這樣做。

用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的STM32 Nucleo包

STMicroelectronics的STM32 Nucleo功能強大， Arduino系列開發(fā)板的低成本替代品。最新的一體化STM32 Nucleo包包括NFC，MEM和Wi-Fi擴展板，為制造商和工程師帶來物聯(lián)網(wǎng)云。 MEMs擴展板包含加速度計，磁力計，陀螺儀，壓力傳感器以及溫度和濕度傳感器。這些擴展板只是意法半導(dǎo)體提供的大量擴展板中的一小部分。 STM32 Nucleo開發(fā)板也兼容Arduino UNO R3擴展板，這意味著它們幾乎可以使用所有Arduino屏蔽。

然而，STM32 Nucleo真正發(fā)揮作用的地方是ST的開放式開發(fā)環(huán)境功能包它提供與Microsoft Azure或IBM Watson的物聯(lián)網(wǎng)云的直接連接。預(yù)先構(gòu)建的二進制文件讓設(shè)計人員可以在幾分鐘內(nèi)完成完整的設(shè)計實現(xiàn)。這使得制造商和工程師可以花時間提出新的想法和很酷的項目，或者專注于添加所需的特性和功能。

STM32 Nucleo包的細分

圖1：用于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的STM32 Nucleo包。

STM32 Nucleo包具有四個開發(fā)板，每個開發(fā)板可以單獨購買。 NUCLEO-F401RE是STM32F401RE MCU的核心，具有DSP和FPU的32位ARM?Cortex?-M4內(nèi)核，自適應(yīng)實時加速器，512 KB閃存和96 KB SRAM。電路板可以通過USB供電，也可以通過外部電源供電，電壓最高可達12伏。有一個板載ST-LINK/V2-1調(diào)試器/編程器，通過micro USB支持三個接口：虛擬COM端口，大容量存儲器和調(diào)試端口。該板還支持Arduino UNO R3和ST morpho連接到所有STM32 I/O.支持多種集成開發(fā)環(huán)境（IDE），包括IAR，ARM，Keil和基于GCC的IDE。 STM32 Nucleo板帶有STM32綜合軟件HAL庫以及各種套裝軟件示例，以及直接訪問ARM mbed在線資源。 ARM mbed在線工具僅適用于Chrome，但它允許用戶通過Web門戶編寫代碼并通過USB下載到主板的內(nèi)存存儲，而無需下載大型軟件IDE。

圖2：STM32 Nucleo-64板。

第二個開發(fā)板是X-NUCLEO-IDW01M1，一個基于SWPF01SA模塊的Wi-Fi擴展板。 FCC和ETSI均符合低功耗802.11 b/g/n收發(fā)器和集成SMD天線。 1 MB擴展閃存允許通過無線方式進行固件更新（FOTA）。其他有用的功能包括應(yīng)用程序?qū)庸δ埽缰С謩討B(tài)網(wǎng)頁的Web服務(wù)器，以及用于獲取和發(fā)布Web內(nèi)容的REST API。與任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備一樣，個人安全性是一個嚴(yán)重問題，WEP/WPA/WPA2涵蓋了這一點。通過UART通過簡單的AT命令集主機接口進行控制。

圖3：Nucleo Wi-Fi擴展板。

第三個開發(fā)板是X-NUCLEO-IKS01A2運動MEMS和環(huán)境傳感器擴展板，它包含多個傳感器以捕獲各種數(shù)據(jù)。其功能包括：

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

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

LPS22HB MEMS壓力傳感器，260-1260 hPa絕對數(shù)字輸出氣壓計

HTS221：電容式數(shù)字相對濕度和溫度

還有一個24針DIL插座，用于額外的MEMS適配器和其他傳感器。所有傳感器都通過默認的I 2 C接口與STM32 Nucleo連接。

圖4：Nucleo Motion MEMS和環(huán)境傳感器擴展板。

最后一塊板是X-NUCLEO-NFC01A1，動態(tài)NFC標(biāo)簽擴展板。使用M24SR64-Y動態(tài)NFC/RFID標(biāo)簽IC和NFC天線（13.56 MHz），它通常與Wi-Fi擴展板和ST25智能手機應(yīng)用程序一起使用，以便以易于使用的方式設(shè)置Wi-Fi SSID和密碼使用和安全的方式。它還支持Arduino UNO R3連接器，但它不包含其他擴展板所具有的morpho連接器。

圖5：Nucleo Dynamic NFC標(biāo)簽擴展板。

雖然用于IoT節(jié)點的STM32 Nucleo包僅包含這三個額外的擴展板，但是有各種支持的擴展板可用，包括但不是僅限于X-NUCLEO-IHM07M1電機驅(qū)動器，X-NUCLEO-IDB05A1藍牙低功耗，X-NUCLEO-53L0A1光傳感器和X-NUCLEO-LED61A1 LED驅(qū)動器。

STM32 Nucleo和物聯(lián)網(wǎng)云

云指的是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，其中計算機處理和數(shù)據(jù)在易于訪問的論壇中共享。它通常是遍布全球的分布式服務(wù)器組，運行特定程序以捕獲和存儲稍后要審查的數(shù)據(jù)。一個簡單的例子是溫度傳感器，它將溫度發(fā)送到遠程服務(wù)器，數(shù)據(jù)被解析并存儲在數(shù)據(jù)庫中。然后通過門戶網(wǎng)站或智能手機應(yīng)用程序檢索，以供最終用戶查看。

STM32 Nucleo開發(fā)板的主要產(chǎn)品之一包括來自STM32開放開發(fā)環(huán)境的兩個軟件包。 FP-CLD-AZURE1和FP-CLD-WATSON1是兩個軟件包，可幫助將開發(fā)板與運行在云上的Web儀表板連接，以實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)可視化。這些為兩種最流行的物聯(lián)網(wǎng)云提供了急需的開箱即用支持。這兩個軟件包都提供完整的中間件解決方案，可構(gòu)建基于Wi-Fi連接的應(yīng)用程該軟件包括識別Wi-Fi模塊（SPWF01SA），傳感器設(shè)備（HTS221，LPS25HB，LSM6DS0，LIS3MDL，LPS22HB，LSM303AGR，LSM6DSL）和動態(tài)NFC/RFID標(biāo)簽（M24SR64-Y）的驅(qū)動程序。它還包括一個實現(xiàn)MQTT協(xié)議的中間件包，以便輕松地將基于STM32 Nucleo的微系統(tǒng)與云服務(wù)進行交互。該擴展軟件基于STM32Cube軟件技術(shù)，可簡化不同STM32微控制器的可移植性。

FP-CLD-AZURE1功能包連接到Microsoft Azure的物聯(lián)網(wǎng)云。它帶有一個集成的SDK，可以輕松訪問Azure的服務(wù)。它支持MQTT，設(shè)備管理原語，遙測和固件無線更新（FOTA）。樣品應(yīng)用可用于連接到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功能包通過IBM的平臺即服務(wù)（PaaS）Bluemix連接到IBM Watson的IoT云。與Microsoft Azure的物聯(lián)網(wǎng)云類似，它提供完整的中間件包，用于構(gòu)建基于Wi-Fi連接的應(yīng)用程序，將STM32 Nucleo板與基于云的服務(wù)連接起來。當(dāng)連接到NUCLEO-F401RE時，為X-NUCLEO-IKS01A1，X-NUCLEO-IDW01M1和X-NUCLEO-NFC01A1提供了示例實現(xiàn)。

雖然這兩個軟件包很容易被STM32 Nucleo支持包裝，它們不是唯一可用的STM32 ODE功能包。功能包用于將設(shè)備連接到Amazon AWS云，通過藍牙低功耗（BLE）將6LoWPAN IoT節(jié)點連接到智能手機，創(chuàng)建通過Wi-Fi連接到物聯(lián)網(wǎng)云的BLE星型網(wǎng)絡(luò)，以及通過低于1GHz RF通信的6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)。

了解物聯(lián)網(wǎng)云

查看Microsoft Azure的物聯(lián)網(wǎng)云，用戶手冊（UM2043）中記錄了入門。快速入門指南也是另一個有用的文檔。但是，這兩個文檔都假設(shè)用戶已經(jīng)安裝了所選的IDE并知道如何使用它。以下簡化了要采取的最佳步驟：

下載并安裝三個IDE中的任何一個。請注意，雖然所有這些都是強大的工具，但只有STM32的AC6系統(tǒng)工作臺是免費的。

下載像TeraTerm這樣的串行線路監(jiān)視器。

下載并解壓縮Microsoft Azure IDE軟件包（ FP-CLD-AZURE1）。

設(shè)置IoT集線器。

注冊并配置STM32節(jié)點并獲取其憑據(jù)。

注冊活動帳戶Microsoft Azure。

下載適用于Windows的Microsoft Device Explorer實用程序或iothub-explorer（跨平臺命令行工具），以配置設(shè)備和管理IoT中心。

一次已遵循快速入門指南中的步驟并已成功編程STM32 Nucleo包，用戶可通過將SSID和密碼編程為源代碼或使用ST25 Android應(yīng)用程序和節(jié)點將節(jié)點連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)附加NFC擴展板。

下載完所有必需的軟件包并完成IoT節(jié)點的成功配置和注冊后，可以開始使用現(xiàn)有的代碼庫來開發(fā)自定義應(yīng)用程序。 Device Explorer是一個基于Windows的實用程序，用于配置和管理IoT中心。除此之外，它還用于可視化從節(jié)點發(fā)送的消息，動態(tài)更改消息屬性并設(shè)置固件更新。

圖6：用于配置和物聯(lián)網(wǎng)集線器管理的Windows設(shè)備資源管理器。

Android智能手機應(yīng)用程序提供了額外的功能，包括通過NFC標(biāo)簽擴展板設(shè)置SSID和密碼。

圖7：ST25智能手機應(yīng)用程序。

Cloud-JAM

RushUp的另一款產(chǎn)品Cloud-JAM是專為制造商，開發(fā)商和高端設(shè)計的加速器混合，低產(chǎn)量的產(chǎn)品。它將用于物聯(lián)網(wǎng)的STM32 Nucleo數(shù)據(jù)包的所有四個開發(fā)板（MCU，Wi-Fi，MEMS和NFC）整合到一個緊湊的設(shè)計中。其中一個關(guān)鍵特性是兩個開發(fā)系統(tǒng)之間的直接兼容性，允許用戶在STM32 Nucleo功能包上進行開發(fā)和調(diào)試，然后將相同的二進制文件下載到Cloud-JAM上。這種互操作性允許連接到IoT云的相同功能，以及使用STM32 Nucleo的快速入門指南啟動和運行。關(guān)于Cloud-JAM產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表和信息可以從RushUp的GitHub存儲庫下載。

圖8：Cloud JAM，STM32 Nucleo pack的加速器產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。

結(jié)論

通過提供全面，易用的工具幫助制造商，設(shè)計師和工程師是一個積極的舉措。意法半導(dǎo)體在處理完整的封裝方面做得非常出色，從收集嵌入式平臺上的傳感器數(shù)據(jù)，傳輸?shù)奖镜鼐W(wǎng)絡(luò)，以及物聯(lián)網(wǎng)云中的存儲，可以更新，控制和監(jiān)控節(jié)點。物聯(lián)網(wǎng)云SDK解決了將眾多系統(tǒng)連接在一起的麻煩，使制造商和工程師能夠快速啟動他們的開發(fā)。而不是擁有廣泛，獨立技能組的工程師團隊，可以以更具成本效益的方式開發(fā)完整的產(chǎn)品包，同時大大縮短產(chǎn)品上市時間。