基于STM32的阿里云物联网平台方案

　　前言

　　‍阿里云物联网平台(原名物联网套件，下文两者通用)是阿里云专门为物联网领域开发人员推出的，其目的是帮助开发者搭建安全且性能强大的数据通道，方便终端(如传感器、嵌入式设备、智能家电等)和云端的双向通信。

　　https://cn.aliyun.com/product/iot。

　　本文描述了基于STM32系列MCU连接阿里云的方案，详细说明了如何使用集成了阿里云物联网套件的STM32扩展开发包。

　　硬件概述

　　STM32 NUCLEO-L476RG

　　从www.st.com搜索关键字NUCLEO-L476RG可以得到此开发板的详细介绍。

　　板载STM32超低功耗芯片STM32L476RG，拥有1M字节的Flash和128K字节的SRAM。

　　板载Arduino™ UnoV3接口的扩展插座。我们通过该插座给WiFi模组供电。

　　板载ST morpho接口的扩展插座，可由此访问全部STM32管脚。我们将通过该插座连接WiFi模组的收、发I/O。

　　MXCHIP EMW3080 WiFi 扩展板

　　‍EMW3080 WiFi扩展板也集成了Arduino接口扩展插座，可与NUCLEO-L476RG开发板连接。但是Wifi扩展板上的wifi模块收、发引脚接在了Arduino插座的D0和D1管脚，即下图中的RXD和TXD;而在NUCLEO-L476RG开发板上，Arduino接口插座的D0与D1管脚默认对应的MCU(32L476)的PA2和PA3管脚，正好是USART2接口的Tx和Rx，并已连至STLink，以实现STLINK的USB桥接串口的虚拟串口功能。我们希望保留STLink虚拟串口功能，供调试打印用。因此，需要将Wifi扩展板上Arduino接口的D0与D1 管脚，即WiFi模块的收、发引脚，与MCU的USART1连接(PA9和PA10)。

　　跳线如下：

　　WiFi扩展板的RxD连接morpho插座(CN10)的管脚33。

　　WiFi扩展板的TxD连接morpho插座(CN10)的管脚21。

　　实际连接如上图所示。

　　板子上原来的跳线都不需要改变，也不需要吹焊solder bridge(默认状态母板上D0、D1没有连到MCU的UART1)，只需要几根连接线就可以完成连接。

　　软件环境和工具‍‍

　　‍基于STM32的阿里云连接方案开发包，已经集成了Ali物联网套件SDK。

　　EWARM IAR开发环境。

　　串口工具Tera Term。串口调试工具，显示程序运行信息，以及供用户配置WiFi用户名和密码。

　　阿里云物联网套件SDK

　　阿里云物联网套件主页：

　　https://cn.aliyun.com/product/iot

　　阿里云物联网套件SDK源代码在：

　　https://github.com/aliyun/iotkit-embedded。

　　‍基于STM32的阿里云物联网套件方案开发包已经集成了Ali物联网套件SDK2.03 。

　　https://github.com/aliyun/iotkit-embedded/releases/tag/RELEASED_V2.03。

　　在集成过程中，整个SDK目录文件结构保持不变，方便用户在将来自行替换更

　　高版本的Ali物联网套件，如下图：

　　在云端开通Ali物联网套件

　　‍将设备接入云端，第一步是要在云端开通物联网套件，注册产品和设备。用户可参照阿里云帮助文档里的“阿里云物联网套件> 控制台使用手册 > 产品管理> 设备接入准备”的详细说明，也可以参照以下步骤：

　　注册阿里云帐户并实名认证

　　从产品中选择“物联网平台”，或直接进入

　　http://iot.console.aliyun.com/，开通物联网套件。

　　创建产品，获取 productKey

　　添加设备，获取

　　deviceName、deviceSecret

　　创建设备的MQTT主题

　　$(PRODECT_KEY)/$(DEVICE_NAME)/data，并设置权限为：设备具有发布和订阅。

　　一步一步创建完成后，用户也可以从控制台中的设备管理，点击相应的设备，查看设备基本信息，就可以一次性获得productKey,设备名称(deviceName)以及deviceSecret。

　　在设备端替换参数

　　‍开发包中的文件：

　　projects\common\shared\Src\mqtt-example.c

　　包含有默认的连接云端参数，用户应将其替换成刚刚从云端获得的自有的

　　productKey,DeviceName,DeviceSecret.

　　使用IAR编译

　　‍在如下开发包中:

　　Projects\STM32L476RG-Nucleo\Applications\Cloud\Ali\EWARM

　　包含有工程文件路径。用户可直接点击打开，进行编译。开发包使用的工程文件IAR版本为8.20.1。若用户使用较低版本的IAR，仅需要重新构建工程文件，而不需要修改目录结构与源代码。

　　调试运行

　　‍‍‍直接使用IAR下载并运行。ST-Link配置已在工程文件中。

　　需要使用串口终端程序Tera Term(其他类似串口软件亦可)来配置网络或者察看程序运行的日志。

　　数据帧格式配置参数如图所示:

　　在串口配置WiFi

　　第一次连接，设备端会提示输入WiFi参数：

　　1.输入WiFi SSI

　　2.选择WiFi安全模式

　　3.若有必要输入密码

　　‍首次输入的Wifi AP的用户名和密码会存放在MCU的flash中，以免下次上电重复输入。如果用户更换了Wifi AP，需要使用新的用户名和密码

　　，则可在启动5秒内按住蓝色用户按钮，进行新Wifi AP设置流程

　　传感器数据上报

　　开发包利用内部温度传感器数据，向云端进行上报并订阅。

　　‍同时程序也支持将LED灯状态上报。用户可按蓝色用户按钮切换LED灯状态，并将其上报至云端。

　　‍物联网设备是否在线，以及上行以及下行详细数据，除了通过设备端的串口输出log信息，还可以在阿里云端物联网套件的“管理控制台”上找到详细日志。

　　访问 http://iot.console.aliyun.com 查看“日至服务”，如下图所示：

　　‍基于STM32的阿里云物联网套件方案开发包符合STM32 Cube文件目录结构。

　　用户可以将此开发包适配到用户自己的开发板。

　　对于新的MCU系列，只需要将相应的STM32 HAL Driver驱动复制到驱动Drivers目录，替换自己板子的BSP驱动;然后在Projects目录复制已有工程，加入特定功能，修改得到新的工程文件。

　　‍事实上此开发包也支持STM32B-L475E-IOT01开发板连接阿里云。用户可以比较开发包中的NUCLEO-L476RG与B-L475E-IOT01目录，了解如何快速将此开发包运行在更多STM32开发板上。

　　另外，用户也可以很容易的将符合STM32 Cube架构的中间件集成进最终的应用。

　　总结

　　‍这里选取了STM32 NUCELEO-L476RG开发板为例，集成了阿里云物联网套件设备端SDK，然后和云端基于MQTT协议进行双向通信。用户可根据本文以及所提供的源代码，根据需要使用STM32CubeMX生成相应STM32系列的平台代码，连接到阿里云。