云連接
基于STM32云連接應(yīng)用的概覽
生態(tài)系統(tǒng)
圍繞著基于STM32的云連接應(yīng)用,我們提供了豐富的軟件例程包,對應(yīng)的說明文檔,配套的評估板;
基于廣大客戶的典型需求分析,我們撰寫了詳細(xì)的培訓(xùn)材料,并聯(lián)合第三方開發(fā)了內(nèi)容豐富的云連接課程。
節(jié)點設(shè)備的云連接,是一個從嵌入式開發(fā)到網(wǎng)站開發(fā),到數(shù)據(jù)庫管理,跨度很大的應(yīng)用。整個產(chǎn)業(yè)鏈上涉及的角色也很多,我們著重在以開放的平臺和生態(tài),與眾多合作伙伴共同服務(wù)我們的客戶。
在我們的軟件例程包里,配套的評估板主要集中在L4、F4、F7幾個系列。但這并不是說在你做云連接應(yīng)用的最開始,選型階段,只有F4,F7,L4這幾個系列可供選擇。
我們單單說“連接”這個基本功能的話,它對MCU硬件并沒有特殊需求:和外部無線通信模塊通信所需要的串口和SPI接口是所有MCU都支持的外設(shè);軟件方面,根據(jù)不同的應(yīng)用你需要使用不同的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,因此只要選擇FLASH和RAM的大小能滿足的STM32就可以了。
進(jìn)一步,如果考慮到節(jié)點設(shè)備的功耗,以L0、L1、L4、L5為代表的STM32L系列,可以幫助你縮小篩選范圍;如果還要結(jié)合節(jié)點設(shè)備的高安全需求,那么L4和L5,更是低功耗系列中的個中翹楚,你的最佳選擇。
如果相比更看重處理性能,H7和F4則是更合適的選擇
B-L475E-IOT01A
32F413HDISCOVERY
32F769IDISCOVERY
P-L496G-CELL01
P-L496G-CELL02
云連接·套件
現(xiàn)在我們提供的云連接套件,支持的云平臺有:AWS, Azure, Watson等國外主流云 IoT平臺,也有國內(nèi)的阿里云,百度云,機智云等IoT 平臺。由于篇幅有限,這一頁沒有全部列出來已經(jīng)支持的云平臺,詳情請看后面膠片中的具體介紹。
云連接套件中,支持的設(shè)備連網(wǎng)方式,有WIFI,2G/3G, NB-IoT,LoRa,以太網(wǎng)等。
云連接套件中,提供的物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用有,Telemetry(英文意思“數(shù)據(jù)遙測”,這里就是指最基本的節(jié)點設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)平臺定期上傳小批量數(shù)據(jù),并異步但不頻繁地接收并響應(yīng)來自云端服務(wù)器的命令);OTA,節(jié)點設(shè)備的空中升級;資產(chǎn)追蹤和管理、預(yù)測性運維等應(yīng)用。
以上三個維度,是用戶比較關(guān)心的;從開發(fā)者角度,進(jìn)一步講,云連接套件中,根據(jù)不同的應(yīng)用和無線傳輸制式,軟件包里包含有MQTT, CoAP, LWM2M,HTTP物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,以及TLS安全傳輸協(xié)議。
套件·云平臺
ST提供有兩類軟件擴展包,一類是以“X-CUBE-“為前綴的軟件擴展包,一類是以”FP-”為前綴的功能擴展包。相比較而言,X-CUBE軟件包支持的主控開發(fā)板更多, 而FP軟件包更偏向 接近一個真實的應(yīng)用,因此可能會用到比較多的功能擴展板(比如各類傳感器,無線通信模塊等),或者還有專門手機APP搭配這個例程使用。這些軟件包都有對應(yīng)的用戶手冊來描述該軟件包的功能和使用,以及對應(yīng)軟硬件的搭建。有部分用戶手冊已經(jīng)被翻譯成中文,在表格中用綠色字體標(biāo)明。
連接AWS云平臺有四個軟件包:前兩個軟件包的功能相同,“連接方面”,STM32可以向AWS平臺發(fā)送數(shù)據(jù)以及接受云端下發(fā)的命令,支持TLS加密傳輸。用戶通過登錄ST-AWS-Dashboard網(wǎng)頁可以通過圖形化方式直觀地觀測上傳的數(shù)據(jù),并對設(shè)備進(jìn)行下行X控制。除此之外,X-CUBE-AWS,還集成了SBSFU功能,可以實現(xiàn)安全啟動和安全固件升級。X-CUBE-AWS里的例程可以直接運行在四個主控MCU評估板上,分別提供了通過Wifi,以太網(wǎng)和NB-IoT方式連接到AWS IoT平臺。FP-CLD-AWS1軟件包只支持其中的兩個評估板。
FP-IND-PREDMNT1(industry predictive maintain),集成專門的傳感器算法可以用于工業(yè)應(yīng)用的預(yù)測性維護,實現(xiàn)對潛在故障的早期預(yù)警。除了通過wifi連接到AWS,再在網(wǎng)頁版dashboard做可視化數(shù)據(jù)展示和設(shè)備操控,它還提供通過藍(lán)牙連接到手機,或者通過USB連接到PC,來查看檢測數(shù)據(jù)的方式。
FP-ATR-SIGFOX1,提供Sigfox網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的狀態(tài)監(jiān)控和跟蹤功能例程,可以通過網(wǎng)頁上的ST-Asset-Tracking-Dashboard查看節(jié)點上報的數(shù)據(jù)。同時也可以通手機APP ST Asset Tracking通過藍(lán)牙設(shè)置節(jié)點設(shè)備參數(shù)。
連接Azure云平臺、連接Google物聯(lián)網(wǎng)平臺的軟件包,功能與AWS大同小異;區(qū)別僅在于和各自IoT平臺連接時的參數(shù)、認(rèn)證方式有所不同。再次不再累述。
連接Watson平臺的例程也有四個軟件包。前兩個和之前連接AWS、Azure的功能一樣,實現(xiàn)STM32節(jié)點連接到Watson平臺并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的簡單功能。FP,function pack包還支持通過NFC對節(jié)點設(shè)備進(jìn)行配置,并通過預(yù)置算法處理加速度傳感器的數(shù)據(jù),可以用于電機,泵等設(shè)備的振動檢測。
講到現(xiàn)在,我們介紹的例程都是節(jié)點設(shè)備直接連接到云端服務(wù)器,后面兩個,F(xiàn)P-NET開頭的例程包,一個-BLESTART1,一個-6LPWIFI1,展示STM32作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備,向下分別管理BLE星形網(wǎng)絡(luò),和SubG 6LowPAN網(wǎng)絡(luò),向上通過Wifi熱點連接IBM Watson IoT平臺。-BLESTART1這個例程里,基于STM32的網(wǎng)關(guān)設(shè)備,還可以和手機建立藍(lán)牙連接,通過手機APP檢測和控制藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)
X-CUBE-CELLULAR軟件包,顧名思義,cellular,蜂窩移動網(wǎng)絡(luò),通過2G/3G,以及NB-IoT的方式連接到GroveStreams IoT平臺。應(yīng)用比較簡單,就是最基本的數(shù)據(jù)遙測和設(shè)備控制,主要是展示了帶sim卡的蜂窩無線模塊的連云方式。
X-CUBE-CLD-GEN軟件包,提供了通過開源的Eclipse Paho MQTT客戶端連接MQTT服務(wù)器的例程和一個簡單的HTTP 客戶端的例程。分別連接到Eclipse Mosquitto, Ubidots,Exosite, Grovestreams等平臺。
ST也非常重視和中國公有云廠家IoT平臺的合作,我們再來看看ST本地技術(shù)支持團隊和中國合作伙伴開發(fā)的云連接套件。
STM32中國和阿里云IoT有著長久而密切的合作。deliver給大家的STM32連接阿里云IoT的軟件包也在不斷迭代中。這張膠片里列出的是,今年2019年,ST和阿里云IoT聯(lián)合開發(fā)的課程。項目代碼、課件文檔,都已發(fā)布在STM32中國官網(wǎng)、AI電堂、阿里線上大學(xué)。
在節(jié)點端有三個軟件包,功能都是普通的“telemetry”,即數(shù)據(jù)遙測和設(shè)備控制。連接方式分別采用wifi和NB-IoT。接入?yún)f(xié)議都采用mqtt:其中,STM32-AliyunIoT-Paho和paho-bc28,使用開源的Paho MQTT客戶端,經(jīng)過適配后連到阿里云IoT平臺,同時采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)透傳,針對設(shè)備資源受限的應(yīng)用場景,而STM32-AliyunIoT-Linkkit基于阿里公開的Linkkit SDK,使用Alink數(shù)據(jù)格式方便跨平臺移植,支持TLS安全傳輸,針對設(shè)備資源豐富的應(yīng)用場景。
該課程還涵蓋服務(wù)器端開發(fā)的內(nèi)容,包括網(wǎng)頁端應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫的使用。都有對應(yīng)項目源碼和教程。這一部分的實現(xiàn),使得用戶可以通過網(wǎng)頁查看設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)以及控制設(shè)備。
I-Cube-Quectel 軟件包里的功能,和上一條Paho-bc28,大同小異。主要是豐富了項目所支持的IDE,除了IAR,還包含KEIL, STM32CubeIDE和SW4STM32 的工程項目。
STM32F769_OTA軟件包提供了利用百度BOS服務(wù)和IoT Hub實現(xiàn)STM32遠(yuǎn)程無線升級的例程。在本地中文官網(wǎng)上可以找到對應(yīng)的使用和二次開發(fā)文檔
I-Cube-Gizwits,集成了機智云的Gagent, 設(shè)備可以通過Gagent訪問機智云平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和OTA功能。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
最后,根據(jù)不同的應(yīng)用和場景,從開發(fā)者角度,我們看一下各個云連接套件例程中提供的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)參考。
大部分的軟件包都支持MQTT,HTTP和TLS協(xié)議。
MQTT的支持,有使用各個主流公有云iot平臺提供的SDK里包含的mqtt協(xié)議棧,比如AWS,Azure,Aliyun;也有使用開源的Eclipse Paho協(xié)議棧,STM32再根據(jù)不同云平臺的接入?yún)?shù),在其上進(jìn)行適配。這種連接方式的好處,不變應(yīng)萬變,掌握了原理和方法,可以快速連接到任何支持mqtt協(xié)議的主機服務(wù)器上。比較適合Iot應(yīng)用的學(xué)習(xí)和愛好者。
HTTP協(xié)議只實現(xiàn)了HTTP客戶端的部分功能
而TLS協(xié)議都是使用的mbedtls stack的實現(xiàn)。
FP-NET-6LPWIFI1軟件包中,用到的CoAP和LWM2M協(xié)議使用的是Contiki iot os里的實現(xiàn)。
STM32-AliyunIoT-Paho雖然用到了mbedTLS,但是只用了其中的HMACSHA1模塊來計算連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺需要的三元組信息,并沒有用TLS進(jìn)行加密傳輸。
STM32中國技術(shù)支持團隊和本地合作伙伴一起做了很多工作來豐富我們的生態(tài)系統(tǒng)。我們將這些成果和經(jīng)驗整理起來,通過線下線上的方式與我們的客戶,STM32愛好者進(jìn)行分享。掃描圖片里的二維碼,可以下載和觀看云接入培訓(xùn)的材料以及視頻。
我們還和阿里云物聯(lián)網(wǎng)部門聯(lián)合推出了《基于STM32節(jié)點和阿里云IoT平臺的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)系列課程》。該課程既面向“傳統(tǒng)嵌入式開發(fā)者” 也面向 “傳統(tǒng)web開發(fā)者”。以基于STM32的溫濕度控制器作為節(jié)點設(shè)備,通過阿里云IoT平臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到用戶自己的服務(wù)器,并開發(fā)了網(wǎng)頁端的用戶操作界面來檢測和控制節(jié)點端。課程涵蓋三部分的操作:
STM32節(jié)點端開發(fā)。針對資源受限設(shè)備和資源豐富的設(shè)備提出了兩種實現(xiàn)方式:前者使用開源的Paho MQTT適配連接到阿里云IoT;后者使用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的Linkkit SDK快速連接。
阿里云IoT平臺使用和設(shè)置
用戶服務(wù)器的搭建
課程中的樣例代碼都是開源的,供大家免費下載學(xué)習(xí),可以掃描圖片里的鏈接獲取更多的詳情。
本地方案
很多在云連接領(lǐng)域的合作伙伴,提供了各種基于STM32的解決方案,比如艾拉比物聯(lián)網(wǎng)OTA升級技術(shù)解決方案、迪尚ST MCU FOTA 系統(tǒng)、中移物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT開發(fā)板及連接OneNET平臺方案。
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原文標(biāo)題:STM32云連接 干貨都在這里!
文章出處:【微信號:STM32_STM8_MCU,微信公眾號:STM32單片機】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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