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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(jì)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(jìn)行改裝，有時(shí)需要設(shè)計(jì)全新的轉(zhuǎn)換電路板，而要實(shí)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(biāo)準(zhǔn)的硬件和軟件構(gòu)建模塊來解決這些問題，從而快速實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)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(gè)溫濕度傳感器模塊US082-HS3001EVZ，一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的Pmod?接口，需要使用2A/3A至6A型 Pmod? 轉(zhuǎn)換板US082-INTERPEVZ進(jìn)行轉(zhuǎn)接，而傳感器之間可以直接進(jìn)行接插串聯(lián)。
無線通訊模塊選用了一塊低功耗WIFI+藍(lán)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(jìn)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?zhǔn)褂肎CC 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(shí)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(jìn)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(lán)牙模塊固件燒寫
US159-DA16600EVZ模塊出廠默認(rèn)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(jìn)行固件下載。
硬件連接
整個(gè)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(shí)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(lán)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(gè)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(gè)串口用于WIFI、藍(lán)牙模塊的通訊，1個(gè)共用的I2C接口用于和兩個(gè)傳感器通訊，2個(gè)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(gè)時(shí)鐘用于計(jì)時(shí)。
FSP中已經(jīng)自帶了支持的傳感器，可以直接選擇使用。
進(jìn)行了簡單的點(diǎn)選配置后，設(shè)置好程序堆棧，點(diǎn)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(gè)項(xiàng)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(jī)APP通過藍(lán)牙進(jìn)行快速WIFI網(wǎng)絡(luò)連接。
此次項(xiàng)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(gè)傳感器及按鍵計(jì)數(shù)信息，網(wǎng)頁定時(shí)自動刷新更新相關(guān)信息。至此，整個(gè)示例項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的功能。
總結(jié)
相信你和我一樣，通過實(shí)際完成一個(gè)簡單項(xiàng)目真切的體驗(yàn)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？
