STM32F103：RTOS裝置通過TCP模組上雲

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本實踐案例介紹使用物聯網平台提供的C語言裝置端SDK，将搭載實時作業系統（RTOS）的微控制單元（MCU）的裝置接入阿裡雲物聯網平台。

原有的工業自動化裝置、資料采集裝置、實時控制裝置、家電等使用的是搭載實時作業系統（RTOS）的微控制單元（MCU）。在對此類裝置進行物聯網改造時，可以使用阿裡雲物聯網平台提供的C語言裝置端SDK，将此類裝置接入物聯網平台。

接入方案

将MCU與通信模組相連，MCU與通信模組間通過AT指令進行連接配接和通信。在通信模組上，使用C語言裝置端SDK實作與物聯網平台的連接配接和通信。

準備軟硬體

本示例中，使用了如下MCU、通信模組開發闆和軟體開發環境。

MCU為ST公司生産的STM32F103，其開發闆為NUCLEO-F103RB。

通信模組為SIMCom公司（芯訊通無線科技有限公司）生産的SIM800C，其開發闆為SIM800C mini V2.0。

開發環境為

IAR Embedded Workbench for ARM

。

實作過程

建立産品和裝置

首先，在物聯網平台控制台建立産品和裝置，擷取裝置證書資訊（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）。裝置證書資訊需配置到裝置端SDK中。當裝置請求連接配接物聯網平台時，物聯網平台會根據裝置證書資訊進行裝置身份驗證。

操作步驟

登入物聯網平台控制台。
建立産品。

在左側導航欄，選擇裝置管理 > 産品。

在産品管理頁，單擊建立産品，填入産品資訊，然後單擊儲存。

在産品下，建立裝置。

在左側導航欄，選擇裝置管理 > 裝置。

在裝置管理頁，單擊添加裝置，在新建立的産品下添加裝置。

執行結果

裝置建立成功後，會彈出裝置證書資訊。您也可以在裝置管理頁，單擊裝置對應的檢視，進入裝置詳情頁檢視裝置證書資訊。

搭建裝置端開發環境

将MCU與通信模組開發闆相連，搭建軟體開發環境，建立工程項目，導入SDK，完成SDK配置。

背景資訊

本示例中使用了兩個開發闆示意圖如下。

開發闆NUCLEO-F103RB

引腳示意圖如下。

SIM800C mini v2.0

引腳示意圖和說明如下。

引腳說明

PWR-開關機引腳。預設為自動開機。

STA-狀态監測引腳。

GND-電源接地引腳。

RXD-接收序列槽引腳。

TXD-發送序列槽引腳。

EN-電源使能引腳。

VIN-5~18V電源輸入。

連接配接硬體

将兩個開發闆的接收和發送序列槽連接配接，作為AT指令通道。如下圖所示

搭建開發環境

本示例開發工具為STM32CubeMX。使用詳情，請參見

STM32Cube Ecosystem

打開STM32CubeMX，并選擇建立項目。

STM32F103：RTOS裝置通過TCP模組上雲
在Board Seletor中，搜尋NUCLEO-F103RB，并單擊STM32F103RBTx。

STM32F103：RTOS裝置通過TCP模組上雲
單擊右上角Start Project。
在左側Connectivity菜單中，勾選序列槽USART1作為MCU與模組通信的端口，并進行以下配置。

設定Mode為Asynchronous。
在Configuration欄，完成以下設定。

在GPIO Settings下，确認Pin為PA9和PA10。

在NVIC Settings下，将USART1 global interrupt設定為Enable。

在Middleware下，選擇FREERTOS，并配置為使用計數信号量和堆大小，用于給每個線程配置設定棧。

STM32F103：RTOS裝置通過TCP模組上雲
在Project Manager頁簽下，完成Project設定。

STM32F103：RTOS裝置通過TCP模組上雲
單擊右上角GENERATE CODE，生成代碼工程。

開發裝置端

使用的

C語言Link Kit SDK

将通信模組接入物聯網平台。

其他硬體平台也可以在上述SDK擷取文檔中擷取相關SDK自主調試。

裝置端SDK配置

單擊這裡下載下傳C語言Link Kit SDK 3.0.1版。
從下載下傳包中提取SDK代碼。本文以Linux系統操作為例。

運作make menuconfig。

選中ATM Configurations，單擊Select。

選中AT HAL Configurations，單擊Select。

配置如下項目。

FEATURE_PLATFORM_HAS_STDINT=y
FEATURE_PLATFORM_HAS_OS=y
FEATURE_INFRA_STRING=y
FEATURE_INFRA_NET=y
FEATURE_INFRA_LIST=y
FEATURE_INFRA_LOG=y
FEATURE_INFRA_LOG_ALL_MUTED=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_FLW=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_DBG=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_INF=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_WRN=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_ERR=y
FEATURE_INFRA_LOG_MUTE_CRT=y
FEATURE_INFRA_TIMER=y
FEATURE_INFRA_SHA256=y
FEATURE_INFRA_REPORT=y
FEATURE_INFRA_COMPAT=y
FEATURE_DEV_SIGN=y
FEATURE_MQTT_COMM_ENABLED=y
FEATURE_MQTT_DEFAULT_IMPL=y
FEATURE_MQTT_DIRECT=y
FEATURE_DEVICE_MODEL_CLASSIC=y
FEATURE_ATM_ENABLED=y
FEATURE_AT_TCP_ENABLED=y
FEATURE_AT_PARSER_ENABLED=y
FEATURE_AT_TCP_HAL_SIM800=y

配置完成後，運作./extract.sh提取代碼。

提取的代碼位于output/eng目錄。

其中，各子目錄分别包含的代碼如下。

atm -- AT指令收發子產品

dev_sign -- 裝置身份認證子產品

infra -- 内部實作子產品

mqtt -- MQTT協定子產品

wrappers -- HAL對接子產品

在wrappers目錄下，建立檔案wrappers.c，該檔案中的代碼需實作以下HAL函數。

int32_t HAL_AT_Uart_Deinit(uart_dev_t *uart)
int32_t HAL_AT_Uart_Init(uart_dev_t *uart)
int32_t HAL_AT_Uart_Recv(uart_dev_t *uart, void *data, uint32_t expect_size, uint32_t *recv_size, uint32_t timeout)
int32_t HAL_AT_Uart_Send(uart_dev_t *uart, const void *data, uint32_t size, uint32_t timeout)

int HAL_GetDeviceName(char device_name[IOTX_DEVICE_NAME_LEN])
int HAL_GetDeviceSecret(char device_secret[IOTX_DEVICE_SECRET_LEN])
int HAL_GetFirmwareVersion(char *version)
int HAL_GetProductKey(char product_key[IOTX_PRODUCT_KEY_LEN])

void *HAL_Malloc(uint32_t size)
void HAL_Free(void *ptr)

void *HAL_MutexCreate(void)
void HAL_MutexDestroy(void *mutex)
void HAL_MutexLock(void *mutex)
void HAL_MutexUnlock(void *mutex)

void *HAL_SemaphoreCreate(void)
void HAL_SemaphoreDestroy(void *sem)
void HAL_SemaphorePost(void *sem)
int HAL_SemaphoreWait(void *sem, uint32_t timeout_ms)
int HAL_ThreadCreate(void **thread_handle,
                     void *(*work_routine)(void *),
                     void *arg,
                     hal_os_thread_param_t *hal_os_thread_param,
                     int *stack_used)

void HAL_SleepMs(uint32_t ms)
void HAL_Printf(const char *fmt, ...)
int HAL_Snprintf(char *str, const int len, const char *fmt, ...)
uint64_t HAL_UptimeMs(void)

下載下傳wrappers.c檔案的代碼Demo。

在代碼Demo中，替換裝置證書資訊為您的裝置證書資訊。

說明如果您不是使用NUCLEO-F103RB通信模組開發闆，需在配置時，設定FEATURE_AT_TCP_HAL_SIM800=n。且wrappers.c檔案中代碼需實作以下HAL函數。

int HAL_AT_CONN_Close(int fd, int32_t remote_port)
int HAL_AT_CONN_Deinit(void)
int HAL_AT_CONN_DomainToIp(char *domain, char ip[16])
int HAL_AT_CONN_Init(void)
int HAL_AT_CONN_Send(int fd, uint8_t *data, uint32_t len, char remote_ip[16], int32_t remote_port, int32_t timeout)
int HAL_AT_CONN_Start(at_conn_t *conn)

int32_t HAL_AT_Uart_Deinit(uart_dev_t *uart)
int32_t HAL_AT_Uart_Init(uart_dev_t *uart)
int32_t HAL_AT_Uart_Recv(uart_dev_t *uart, void *data, uint32_t expect_size, uint32_t *recv_size, uint32_t timeout)
int32_t HAL_AT_Uart_Send(uart_dev_t *uart, const void *data, uint32_t size, uint32_t timeout)

int HAL_GetDeviceName(char device_name[IOTX_DEVICE_NAME_LEN])
int HAL_GetDeviceSecret(char device_secret[IOTX_DEVICE_SECRET_LEN])
int HAL_GetFirmwareVersion(char *version)
int HAL_GetProductKey(char product_key[IOTX_PRODUCT_KEY_LEN])

void *HAL_Malloc(uint32_t size)
void HAL_Free(void *ptr)

void *HAL_MutexCreate(void)
void HAL_MutexDestroy(void *mutex)
void HAL_MutexLock(void *mutex)
void HAL_MutexUnlock(void *mutex)

void *HAL_SemaphoreCreate(void)
void HAL_SemaphoreDestroy(void *sem)
void HAL_SemaphorePost(void *sem)
int HAL_SemaphoreWait(void *sem, uint32_t timeout_ms)
int HAL_ThreadCreate(void **thread_handle,
                     void *(*work_routine)(void *),
                     void *arg,
                     hal_os_thread_param_t *hal_os_thread_param,
                     int *stack_used)

void HAL_SleepMs(uint32_t ms)
void HAL_Printf(const char *fmt, ...)
int HAL_Snprintf(char *str, const int len, const char *fmt, ...)
uint64_t HAL_UptimeMs(void)

将SDK整合到IAR工程中。

如下圖所示。

運作SDK，進行測試。

運作成功後，裝置端本地日志如下圖。

在物聯網平台控制台，監控運維 > 日志服務中，也可檢視裝置上報資料到雲端的日志。