ARM公司低調(diào)升級Mbed_為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用做準(zhǔn)備

最近，ARM公司低調(diào)的發(fā)布了Mbed OS 5.1，將Mbed再次進(jìn)行了升級，為今后的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

大家知道，在嵌入式領(lǐng)域，現(xiàn)在ARM內(nèi)核的芯片是主流，ARM公司將它的內(nèi)核授權(quán)給其他芯片公司，制造出各種不同的MCU，如ST的STM32、TI的 Sitara? Processors、NXP的Kinetis系列和LPC系列等，幾乎除了Microchip公司外，其他生產(chǎn)MCU的廠家都有ARM內(nèi)核的芯片，包括 現(xiàn)在很多國產(chǎn)的芯片公司也開始提供ARM內(nèi)核的微控制器了。

現(xiàn)在ARM內(nèi)核的芯片非常多，不同廠家現(xiàn)有的型號可能有上千種，每年還在推出很多新的型號。但是開發(fā)ARM芯片不像以前的8x51那樣，只要一個通用的匯 編或者Keil C51軟件就可以完成開發(fā)。因?yàn)锳RM芯片比51復(fù)雜太多，所以現(xiàn)在基本上每個廠家都為自己的芯片提供了專用的函數(shù)庫，提供了芯片的底層模塊驅(qū)動，方便開 發(fā)者快速進(jìn)行開發(fā)。

比如，開發(fā)ATMEL的程序，一般我們使用Atmel Studio作為IDE，并使用Atmel自己的ASF（ Atmel? Software Framework）進(jìn)行開發(fā)，使用ASF提供了各種庫函數(shù)和驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)芯片的底層功能。ASF的功能很強(qiáng)，除了提供芯片的大部分底層模塊驅(qū)動，還提供了 一些高級的應(yīng)用模塊（如USB），可以加快開發(fā)速度。Atmel的大部分芯片都可以使用ASF進(jìn)行開發(fā)，ASF不但代碼效率高，而且移植性較好，很多函數(shù) 在不同芯片中的名稱和用法是一樣的，這給程序的移植帶來了方便。

但是現(xiàn)在的芯片實(shí)在太多太復(fù)雜，也各有特色，那么就有一個比較大的問題，就是大家不可能每種芯片都去學(xué)習(xí)，等學(xué)習(xí)好了在去使用。我們也很難只去使用一個廠 家的芯片，不去使用性能更好、功能更豐富，更加適合項(xiàng)目應(yīng)用的芯片。例如因?yàn)槟硞€項(xiàng)目，我們需要將STM32的程序或者NXP的程序移植到ATMEL的 MCU上，雖然它們都是ARM內(nèi)核的芯片，但是因?yàn)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/寄存器/" target="_blank">寄存器各不相同，庫函數(shù)也不相同，程序是不能簡單的直接移植過來運(yùn)行的。

針對這個情況，同時也是為了適應(yīng)新的物聯(lián)網(wǎng)時代的變化，ARM提供了一個全新的開發(fā)方式：MBed。Mbed包括了云服務(wù)、客戶端、Mbed OS等幾大部分。

對于傳統(tǒng)的嵌入式工程師，Mbed OS是最直接有幫助的，它提供了許多有用的組件。Mbed OS是由Mbed Drivers、Mbed Online IDE、HardwareComponents、Libraries等部分組成。Mbed Drivers提供了簡單易用的API，讓控制器內(nèi)部的各種模塊起來非常簡單；而Mbed Online IDE提供了一個在線開發(fā)環(huán)境，只要通過瀏覽器就可以開發(fā)程序，無需在計(jì)算機(jī)上安裝開發(fā)軟件；Hardware Components、Libraries提供了各種硬件、傳感器的庫，使用起來比Arduino更加容易。

使用Mbed開發(fā)，可以加速和簡化開發(fā)工作，降低開發(fā)難度，讓復(fù)雜的底層驅(qū)動變得非常簡單，同時保證了程序的可移植性，無論使用哪種芯片（需要是能夠被所Mbed支持），同樣的外設(shè)功能都可以使用相同的用法。

下面就簡單介紹使用Mbed開發(fā)程序，并和ATMEL傳統(tǒng)的開發(fā)方式相比。

首先我們需要到Mbed網(wǎng)站上注冊一個賬號，這樣才能使用它的Online IDE（在線開發(fā)環(huán)境）和其他資源。然后在Mbed的開發(fā)平臺中（https://developer.mbed.org/platforms/？pvend=42），我們可以看到已經(jīng)有4種型號的芯片支持Mbed了，這也是比較有代表性的幾個型號：

AT SAMR21-XPRO AT SAMW25-XPRO AT SAML21-XPRO-B AT SAMD21-XPRO

我們以AT SAMR21為例，先在Online IDE中創(chuàng)建一個新程序，使用BlinkyLED Hello World模塊。

創(chuàng)建后打開主程序，可以看到如下代碼：

#include“mbed.h”

DigitalOutmyled（LED1）;

intmain（） {

printf（“RESET”）;

while（1） {

myled = 1;

wait（0.2）;

myled = 0;

wait（0.2）;

printf（“TEST”）;

}

}

使用GPIO作為數(shù)字方式輸出，只要將它定義為DigitalOut，輸出高低電平直接直接將它賦值為1或0，既直觀，又簡潔。作為對比，在ASF的Delay例程中，是這樣使用的：

#include

intmain（void）

{

system_init（）;

delay_init（）;

struct port_config pin;

port_get_config_defaults（&pin）;

pin.direction = PORT_PIN_DIR_OUTPUT;

port_pin_set_config（LED0_PIN， &pin）;

port_pin_set_output_level（LED0_PIN，LED0_INACTIVE）;

while （true） {

for （int i = 0; i 《 5; i++） {

port_pin_toggle_output_level（LED0_PIN）;

delay_s（2）;

}

}

兩者對比，Mbed的方式無疑更加簡單方便，更適合初學(xué)者。而且Mbed的程序可以非常容易的在Mbed支持的芯片上移植，因?yàn)橛梅ǘ际且粯拥模簿褪钦f在 STM32、NXP、Silabs、Nordic等芯片上，都可以使用相同的代碼（只是GPIO的名稱不同），這樣就可以極大降低了程序移植的難度。例 如：

在nordic nRF1822上：

DigitalOut myled（p18）;

在STM32F030上：

DigitalOut myled（PA_5）;

在KL25Z上：

DigitalOut myled（PTB18）;

上面是GPIO的數(shù)字輸出功能，其他功能也是類似的，如：

數(shù)字輸入就是：DigitalIn

雙向GPIO：DigitalInOut

總線方式輸出：BusOut

端口輸出：PortOut

中斷輸入：InterruptIn

模擬輸入：AnalogIn

模擬輸出：AnalogOut

PWM：PwmOut

定時器：Ticker

串口：Serial

SPI和I2C：SPI/I2C

……

簡單的程序可以直接在Online IDE中開發(fā)，復(fù)雜的程序，使用Online IDE就不夠方便了，這時可以將程序?qū)С鰜?，使用Atmel Stduio或者Keil進(jìn)行開發(fā)。

注：要在SAMR21-XPRO上使用Mbed的完整功能，需要升級開發(fā)板的固件，安裝最新版本的AS7，并連接開發(fā)板時，會自動更新開發(fā)板固件的。

傳統(tǒng)嵌入式和單片機(jī)的開發(fā)，深入學(xué)習(xí)并掌握一種或數(shù)種芯片的用法后，就可以解決很多問題，完成一些項(xiàng)目。但是在物聯(lián)網(wǎng)時代，芯片硬件本身將越來越被弱化， 開發(fā)者對硬件底層的關(guān)注越來越少，大家更加側(cè)重于應(yīng)用層，怎樣快速實(shí)現(xiàn)多變的應(yīng)用需求成為主要矛盾，這時傳統(tǒng)的開發(fā)方式就不太容易滿足要求，而且隨著芯片 性能的提升和價格的降低，開發(fā)工具在芯片的選型時帶來的影響也越來越大，各種快速便捷的開發(fā)方式將越來越多，幾分鐘就能開發(fā)一個應(yīng)用將變?yōu)榭赡堋?/p>

當(dāng)然現(xiàn)在的Mbed也還不夠完善，部分外設(shè)驅(qū)動還沒有完成，支持的芯片種類也不夠多，代碼的執(zhí)行效率也沒有原生庫函數(shù)高。但是它為程序的通用性、模塊化開 發(fā)帶來很多便利，為今后的圖形化開發(fā)、積木式開發(fā)提供了可能。就像C語言取代匯編成為嵌入式主流開發(fā)語言一樣，Mbed這樣的開發(fā)方式也會逐漸成為嵌入式 開發(fā)的趨勢。