2021物聯網開發學習——基於小熊派IoT開發板Bear-Pi-IOT、E53_IA1_智慧農業拓展板與小熊派-鴻蒙·季Bear-Pi-HM Nano並接入Hi-Link
目錄
作者介紹
劉懿宵，男，西安工程大學電子信息學院，2017級本科生。
專業：通信工程
電子郵件：[email protected]
目的
- 學習物聯網開發
- 學習使用小熊派IoT開發板Bear-Pi-IOT
- 學習E53_IA1_智慧農業拓展板開發與使用
- 學習使用小熊派-鴻蒙·季Bear-Pi-HM Nano
- LiteOS內核基礎實戰
- 小熊派對接華爲智能家居HiLink
用到的硬件
小熊派IOT開發板Bear-Pi-IOT
這是一款由南京小熊派智能科技有限公司聯合華爲技術有限公司基於STM32L431RCT6 設計的高性能物聯網開發板。開發板充分考慮物聯網感知層設備的多樣性，具有強大的可擴展性，用於提供給開發者評估及快速設計相關物聯網的應用產品。本文檔將簡要介紹開發板的硬件開發工具包、MCU 開發主板的特性及各個主要接口外設信息。
圖1 開發板功能區分佈圖
- 系統要求
◼ Windows OS（7,8 and 10）
◼ USB Type-A to Micro USB cable - 開發工具
◼ KeiI:MDK-ARM
◼ GCC-base IDEs includeing free LiteOS Studio - 特性
◼ 特性
CPU: STM32L431RCT6, 80MHz 顯示屏： 1.3’ TFT，240*240 分辨率
存儲： 256K Flash，64KB SRAM LED 燈 上電指示 LED，紅色；
下載指示 LED，橙色；
一個用戶定義 LED，藍色
系統： LiteOS
外擴 Flash： 外擴 8MB SPI Flash
On-board ST-Link/V2.1 按鍵： 一個復位按鍵，二個功能按鍵
主板供電： 通過 USB 5V 供電或者外
部 5V 供電
SD卡：系統支持最大 32Gb 的 SD 卡
存儲擴展；
傳感器 支持 E53 傳感器案例擴展板
通信 NB-IoT、2G、Wifi
◼ 電源特性
➢ Micro USB 接口，5V 供電
➢ 內部有 5V 轉 3.3V 的 DCDC
➢ MCU 供電電壓爲 3.3V，系統 IO 電壓也爲 3.3V
◼ 調試接口
➢ USB 轉 ST-Link
➢ ST-Link 虛擬串口
◼ XTAL
➢ 8MHz
➢ 32.768KHz
◼ 預留通用接口
➢ WAN interface（UART）
➢ I2C*2
➢ SPI*2
➢ ADC*1
➢ UART*3
圖2 開發板框圖
電路連接關係如下：系統由 USB 5V 供電，經過 DCDC 降壓至 3.3V 給系統大部分器件供電，爲系統主要電源；板載 ST-Link 與 MCU 採用 SWD 接口；8M Flash採用四線 QSPI 與 MCU 連接；SD 卡採用三線 SDMMC 協議與 MCU 交互；E53 擴展接口支持 SPI、I2C、UART 等協議；開發板自帶 1.44 寸 LCD，屬於 SPI 4-line 接口；通信模塊擴展接口可接 UART 和 SPI 協議通信的通信模組；LED 燈、按鍵連接至 MCU 的 GPIO。
小熊派-鴻蒙·季（BearPi-HM Nano）
BearPi-HM Nano是一片73.2mm * 62.7mm * 11.1mm大小的開發板，外型上延續了三段式設計，板上搭載有豐富的資源外設，同時，開發板搭載HarmonyOS操作系統，並配套有DevEco Device Tool開發、調試環境，全套教程以及實驗案例。
圖1 BearPi-HM Nano外觀圖
BearPi-HM板載有豐富的外設資源，便於多應用的開發和部署：
1. E53 Interface；
2. Hi3861RNIV100 2.4G Wi-Fi Soc芯片；
3. *NT3H1x01W0FHKH NFC標籤；
4. USB Type-C 5V電源接口；
5. Reset復位按鍵；
6. KEY1、KEY2用戶按鍵；
7. NFC射頻天線；
8. CH340串口轉換電路。
* NT3H1101W0FHKH/NT3H1201W0FHKH
圖2 BearPi-HM Nano資源圖
板上搭載的Hi3861RNIV100，是一款高度集成的2.4GHz Wi-Fi SoC芯片。
- Hi3861RNIV100芯片集成高性能32bit微處理器、硬件安全引擎以及豐富的外設接口，外設接口包括2路SPI、3路 UART、2路IIC、6路PWM、15路GPIO和7路ADC輸入，同時支持高速SDIO2.0 Slave接口，最高時鐘可達50MHz；
- 芯片內置SRAM和Flash， 可獨立運行，並支持在Flash上運行程序； Hi3861RNIV100芯片集成IEEE802.11b/g/n基帶和RF電路， RF電路包括功率放大器PA、低噪聲放大器LNA、RF、Balun、天線開關以及電源管理等模塊；
- 支持20MHz標準帶寬和5MHz/10MHz窄帶寬， 提供最大72.2Mbit/s物理層速率；
- Hi3861RNIV100芯片內嵌352KB SRAM、288KB ROM 以及2MB FLASH；
- 低功耗模式：
-- Ultra Deep
-- Sleep模式 [email protected]；
-- DTIM1模式[email protected]；
-- DTIM3：[email protected].
圖3 Hi3861RNIV100功能框圖
板上搭載的NT3H1x01W0FHKH NFC芯片，是一款簡單，低成本的NFC標籤。
- 工作頻率：13.56MHz；
- NT3H1101（NT3H1201）支持接觸式和非接觸式接口，IIC從機接口支持標準模式（100KHz）和高速模式（高達400KHz）；
- 用戶讀寫區：1904 bytes；
- SRAM：64 bytes；
- NT3H1101（NT3H1201） NFC標籤可直接作爲標準IIC EEPROM使用；
- 外部連接板載NFC射頻天線。
板載的NFC射頻電路，配合OpenHarmony開放的關鍵能力，可以完美實現鴻蒙系統的“碰一碰”聯網機制。
圖4 NT3H1101/NT3H1201框圖
板上搭載的E53標準接口，是一種資源豐富，易於擴展的標準接口。
- 一路SPI接口；
- 一路UART接口；
- 一路IIC接口；
- 一路DAC接口；
- 一路ADC接口；
- 五路GPIO接口；
- 雙路電源（5.0V/3.3V）輸入。
通過接入標準的E53案例擴展板，可以很容易的實現多種應用的開發和部署。
圖5 E53標準接口
HarmonyOS是一款“面向未來”、面向全場景（移動辦公、運動健康、社交通信、媒體娛樂等）的分佈式操作系統，基於Hi3861平臺提供了多種開放能力。
- 分佈式軟總線
爲設備之間的互聯互通提供了統一的分佈式通信能力，能夠快速發現並連接設備，高效地分發任務和傳輸數據。 - 分佈式數據管理
基於分佈式軟總線的能力，使用戶數據不再與單一物理設備綁定，業務邏輯與數據存儲分離，應用跨設備運行時數據無縫銜接，打造了一致、流暢的用戶體驗。 - 網絡連接服務
提供包含NFC、藍牙、WLAN、電話在內的多種無線通信服務。 - 身份安全認證
通過“分佈式多端協同身份認證”來保證“正確的人”。 - 設備安全認證
通過“在分佈式終端上構築可信運行環境”來保證“正確的設備”。 - 數據安全認證
通過“分佈式數據在跨終端流動的過程中，對數據進行分類分級管理”來保證“正確地使用數據”。 - 加解密
OpenHarmony提供了數據密鑰的管理和銷燬、加解密等能力。 - 啓動引導
提供系統服務的啓動入口標識。在系統服務管理啓動時，調用boostrap標識的入口函數，並啓動系統服務。 - 系統服務管理
系統服務管理基於面向服務的架構，提供了OpenHarmony統一化的系統服務開發框架。 - 標準庫
HarmonyOS內核使用musl libc庫，支持標準POSIX接口，可基於POSIX標準接口開發內核之上的組件及應用。
相關資料說明：
BearPi-HM Nano的主代碼倉庫：
https://gitee.com/bearpi/bearpi-hm_nano
BearPi-HM Nano的文檔資料：
https://gitee.com/bearpi/bearpi-hm_nano/tree/master/applications/BearPi/BearPi-HM_Nano/docs
BearPi-HM Nano課程免費獲取地址：
https://www.bilibili.com/video/av245535732
鴻蒙HPM地址：
https://hpm.harmonyos.com/#/cn/distribution/@bearpi%2Fbearpi_hm_nano
杜邦線
用到的軟件
Develop Tools
IoT-Studio
IoT-Studio_0.3.6
jdk-8u162-windows-x64
LiteOS_IDE
LiteOS Studio Setup 2019-04-16
openSourceSoftware
cflow-1.5.tar
ctags-win32-2018-11-08-befcb888
global-6.6.3.tar
openocd-0.10.0
MDK_V5.25.0
mdk525
Keil.STM32L4xx_DFP.2.0.0
python工具
python-3.7.3-amd64
vcredist_x86
ST-LINK驅動
dpinst_amd64
dpinst_x86
STM32-Cube
STM32Cube_FW_L4_V1.13.0
STM32CubeMX-4.27.0
串口調試助手
QCOM_V1.6
項目鏈接
華爲雲學習鏈接
爲雲計算初學者、從業人員，提供一系列入門級課程，幫助你快速瞭解和掌握雲計算。
提供理論與實踐相結合的系列課程，講解物聯網基礎理論、平臺開發、設備集成、應用開發和大數據分析相關技術，結合智慧路燈、智慧物流、智慧農業、智慧消防等多種場景實驗，解決實際應用的痛點問題。
爲合作伙伴提供一系列課程，加深華爲雲服務產品、解決方案知識以及相關工作，提高合作伙伴技能，更好地服務客戶。
爲學員提供智能數據湖系列課程，提高學員在安裝部署、開發支持、數據遷移及運維管理等方面的專業技能，能夠具備智能數據湖的專業能力。
採用理論加實踐的方式，對Huawei LiteOS物聯網操作系統進行深入的學習。
關於學習前要做的準備
1、軟件準備（必選）：嵌入式開發IDE工具VSCode，下載鏈接：https://code.visualstudio.com/
2、硬件準備（可選）：小熊派開發板（BearPi）-用於代碼深入學習調試代碼，活動打卡可不用該開發板。
點擊購買開發板。購前請諮詢小熊派開源社區淘寶店鋪客服。
基礎學習必要：主板+WIFI+NB-IoT+智慧農業。
其他擴展板（可選）：智慧路燈、智慧物流、智慧煙感、智慧井蓋、人體感應，可用於學習第6章多種案例。
3、學習遇到問題參考FAQ：https://bbs.huaweicloud.com/forum/thread-57099-1-1.html