快速實現(xiàn)自定義物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的原型開發(fā) —— 瑞薩快速接入式物聯(lián)網(wǎng)測評

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開場

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 領(lǐng)域目前發(fā)展迅猛，唯一制約其發(fā)展的因素是系統(tǒng)設(shè)計人員的創(chuàng)造力。 然而，開發(fā)有關(guān) MCU、通信連接和傳感器的自定義解決方案通常比預(yù)期要困難得多。 硬件的兼容性問題迫使我們使用跳線對硬件進行改裝，有時需要設(shè)計全新的轉(zhuǎn)換電路板，而要實現(xiàn)軟件的便捷性，往往會增加工作量，提高轉(zhuǎn)換的難度。瑞薩的快速接入式物聯(lián)網(wǎng)旨在通過提供標準的硬件和軟件構(gòu)建模塊來解決這些問題，從而快速實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的原型開發(fā)。

接下來就由我從一個實際的應(yīng)用案例出發(fā)，帶大家更直觀地了解一下瑞薩的快速接入式物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)優(yōu)勢。

平臺介紹

主控選用了搭載了R7FA6M4AF3CFB的EK-RA6M4開發(fā)板，不論MCU內(nèi)部還是板載資源都非常豐富。開發(fā)板自帶JLINK調(diào)試芯片方便程序調(diào)試。兩個TYPE 3A的Pmod?接口可以用來連接傳感器和通訊模塊。

傳感器選用了一個溫濕度傳感器模塊US082-HS3001EVZ，一個TVOC 和室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器模塊US082-ZMOD4410EVZ。需要注意的是傳感器板使用的是TYPE 6A標準的Pmod?接口，需要使用2A/3A至6A型 Pmod? 轉(zhuǎn)換板US082-INTERPEVZ進行轉(zhuǎn)接，而傳感器之間可以直接進行接插串聯(lián)。

無線通訊模塊選用了一塊低功耗WIFI+藍牙模塊US159-DA16600EVZ，模塊使用TYPE 3A的Pmod?接口可以直接與開發(fā)板進行連接。

開發(fā)環(huán)境

IDE軟件使用的是目前最新的e2 studio: 2022-07版本，編譯工具鏈使用GCC Compiler: 10.3-2021.10版本，靈活配置軟件包使用了目前最新的FSP 4.0.0版本。

可以在瑞薩官網(wǎng)上下載e2studio軟件，編譯工具鏈和FSP可以在安裝軟件時選擇下載安裝。

器件選擇我們使用的RA系列。

編譯工具鏈選擇GCC Compiler: 10.3-2021.10。

靈活配置軟件包選擇FSP 4.0.0版本。

待所有軟件都安裝完成后即可進入e2studio，添加安裝好的GCC ARM?編譯工具鏈。

至此，開發(fā)環(huán)境安裝告一段落。

WIFI、藍牙模塊固件燒寫

US159-DA16600EVZ模塊出廠默認自帶v3.2.4.0版本固件，這里我們需要的是帶有AT指令的固件，固件可以在DA16600MOD產(chǎn)品頁的軟件下載中找到。

根據(jù)DA16200 DA16600 FreeRTOS Getting Start指導(dǎo)手冊中的固件升級描述，使用串口連接模塊串口1進行固件下載。

硬件連接

整個方案的硬件連接十分簡單。

使用Micro-USB線連接J-Link調(diào)試口同時給開發(fā)板供電。

溫濕度傳感器和空氣質(zhì)量傳感器之間串接使用轉(zhuǎn)接板連接開發(fā)板一側(cè)的Pmod?接口。

WIFI、藍牙模塊直接接插在開發(fā)板的另一側(cè)的Pmod?接口。

程序開發(fā)、調(diào)試

使用e2studio新建一個空白的RA C/C++工程。

選擇MCU型號、編譯工具鏈及J-Link調(diào)試工具。

使用FSP靈活配置軟件包配置我們所需的外設(shè)支持軟件，這里我們使用到了1個串口用于WIFI、藍牙模塊的通訊，1個共用的I2C接口用于和兩個傳感器通訊，2個外部中斷分別用作按鍵檢測、空氣質(zhì)量傳感器中斷響應(yīng)，以及1個時鐘用于計時。

FSP中已經(jīng)自帶了支持的傳感器，可以直接選擇使用。

進行了簡單的點選配置后，設(shè)置好程序堆棧，點擊Generate Project Content即可生成對應(yīng)可調(diào)用的外設(shè)程序。

拿HS3001傳感器模塊舉例，用戶程序中只需要添加對應(yīng)的回調(diào)函數(shù)及簡單的配置程序即可完成傳感器程序。對應(yīng)的器件程序可以參考使用官網(wǎng)上的示例程。

同理，可以比較輕松的完成按鍵、LED、ZMOD4410空氣質(zhì)量傳感器模塊、以及DA16600模塊的程序編寫，最后整合程序即可完成整個項目的程序。

使用板載的J-Link下載調(diào)試編譯好的程序，十分便捷。

DA16600模塊可以使用手機APP通過藍牙進行快速WIFI網(wǎng)絡(luò)連接。

此次項目參考了官網(wǎng)的示例程序，使用網(wǎng)頁可以訪問到設(shè)備讀取2個傳感器及按鍵計數(shù)信息，網(wǎng)頁定時自動刷新更新相關(guān)信息。至此，整個示例項目實現(xiàn)了預(yù)想的功能。

總結(jié)

相信你和我一樣，通過實際完成一個簡單項目真切的體驗到了瑞薩這套快速接入式物聯(lián)網(wǎng)的便捷。你甚至不需要去翻閱傳感器和通訊模塊手冊就可以把器件用起來，這不正是應(yīng)用工程師需要的嗎？