云連：基于STM32云連接應(yīng)用的概覽

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。

本地培訓(xùn)資料

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。