[架构之路-19]：目标系统 - 硬件平台 - 案例1 - 用单片机STM8/STM32搭建目标系统（以无线传感器LoRa终端为例）

目录

前言：

第1章 用STM8/STM32搭建目标系统的总体步骤

第2章 搭建的LoRa终端的系统需求和目标

2.1  物联网系统分层架构

2.2 搭建的LoRa终端的系统需求和目标

2.3 设计Lora终端的软硬件系统

第3章 搭建主机开发环境

第4章 构建LoRa终端的目标系统的硬件

4.1 基本步骤

4.2 目标硬件示意图

4.3   ASR6505-EVB开发板的实物图

4.4   ASR6505-EVB开发板的原理图

第5章 构建LoRa终端的目标系统的软件

5.1 基本步骤

5.2 目标系统软件构建架构

5.3 目标系统软件架构（main函数和就是Lora的协议栈）

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前言：

STM8/STM32称为单片机，但并不意味着只有要STM32，就可以构建一个目标系统，STM8/STM32只集成了大量的外设控制器，但并没有外设本身。因此，要构建特定应用的目标系统，除了STM8/32之外，还需要满足特定应用系统要求的实际外设，如果GPS, 如Lora无线终端等，以及与外设控制器向对应的驱动程序，还需要特定外设相关的应用程序。本文就是探讨如何用STM8/STM32搭建目标系统。

第1章 用STM8/STM32搭建目标系统的总体步骤

（1）搭建的LoRa终端的系统需求和目标

（2）构建LoRa终端的软硬件开发环境

（3）构建LoRa终端的目标系统的硬件

（4）构建LoRa终端的目标系统的软件

第2章 搭建的LoRa终端的系统需求和目标

2.1  物联网系统分层架构

STM8/STM32主要应用低功耗的物联网终端中，如下是物联网的网络架构

物联网总体的系统组成以及分层架构：系统架构图、感知层、网络层、平台层、应用层。

 详细信息可参考：

物联网LoRa系列-1：物联网系统分层架构_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客_感知层网络层应用层

2.2 搭建的LoRa终端的系统需求和目标

（1）搭建一个低功耗的LoRa的通用终端，用于远距离传输传感器采集到数据。

（2）能够支持多种传感器信息的采集，包括温度、湿度、压力、GPS定位等。

（3）LoRa的终端主要用于LoRa协议的学习、开发调试，并非最终产品，因此暂不考虑终端相关的机械、外观、生产等。

（4）尽可能的利用开源的、通用的软件和硬件平台实现。

（5）支持LoRa MAC层标准，便于接入到第三方LoRa服务器。
 

2.3 设计Lora终端的软硬件系统

 物联网LoRa系列-3：LoRa终端搭建的总体思路、步骤与架构_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客_lora环境搭建

LoRa终端开发版提供三类的对外接口：

（1）外设传感器接口

传感器类型：温度、湿度、速度、液压、GPS定位、摄像头、三轴传感器等。

设备接口：采用单片机MCU的外部设备总线，包括GPIO、SPI、I2C、串口、工业CAN总线、显示屏LCD总线。

（2）LoRa的射频天线接口

用于发送和接收LoRa的射频电磁波信号，天线的长度与电磁波的波长相关。

（3）LoRa主机调试接口

串口：考虑到大量的笔记本没有提供串口，因此需要通过串口转USB芯片，提供USB串口

仿真接口：用于下载目标程序和调试目标程序，仿真器接口包括：Jtag接口（10 pin）、SWD接口（20 pin）、SWIM接口(4 pin）
 

第3章 搭建主机开发环境

物联网LoRa系列-8：LoRa终端应用程序开发环境的搭建_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客

（1）主机硬件开发环境：

Protel99SE：用于开发原理图和PCB.

（2）主机调试串口程序：

用于查看目标系统的程序执行的串口打印结果，如secureCRT等，这里的工具很多。

（3）MCU开发环境：

用来开发目标程序，包括编辑、编译、汇编、连接，特别是需要一个交叉编译器。

这里工具有MCU硬件厂家提供的集成开发工具，如ST Visual Develop，也包括一些第三方厂家开发的通用继承开发环境，如IAR for ARM。

这是通过集成开发工具的交叉编译编译出来的目标代码，包括中间每个源文件的目标代码，还包括最终连接后的在目标板上可执行程序。

（4）目标系统的目标代码：

这是通过集成开发工具的交叉编译编译出来的目标代码，包括中间每个源文件的目标代码，还包括最终连接后的在目标板上可执行程序。

（5）目标系统的源代码：

源代码是通过集成开发工具的工程文件来管理和维护的。

包括MCU芯片厂家提供的MCU lib和外设接口驱动程序，也包括传感器设备的驱动程序、LoRa芯片驱动程序、LoRa MAC层协议。这些程序都不需要我们重新开发，可以利用芯片厂家提供的开源代码。而用户定制程序，属于代码集成，与业务相关和硬件电路板相关，需要我们开发。为了降低这块程序的开发量，通常可以基于开发板厂家提供的demo程序开发或基于LoRa芯片厂家提供的demo程序进行开发。

（6）调试工具的选择：JTAG

第4章 构建LoRa终端的目标系统的硬件

4.1 基本步骤

（1）LoRa射频芯片的选择

（2）MUC芯片的选择

（3）LoRa终端开发板的选择（可以通过淘宝购买）

物联网LoRa系列-6：LoRa终端开发板硬件的搭建_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客

4.2 目标硬件示意图

（1）射频部分

ASR6505模组把STM8 MCU和射频芯片SX1262进一步集成在一个封装的模组中。简化了硬件的设计 。

（2）传感器部分

可以通过I2C、SPI总线、GPIO集成大量的传感器外设。

4.3   ASR6505-EVB开发板的实物图

LoRa点对点通信必需硬件列表如下：

1） ASR6505-EVB 2个：在LoRa终端与LoRa基站通信前，用于在两个终端间进行点对点通信。

2） 天线 2根：两个终端的天线

3） USB线 2根：两个终端的USB线

4） ST link V2仿真下载器 1个：用于下载程序和在线调试程序，不需要给每个终端配置仿真器。

5） PC机 1台：开发主机

4.4   ASR6505-EVB开发板的原理图

 

 

 

 

第5章 构建LoRa终端的目标系统的软件

5.1 基本步骤

（1）来自于LoRa官网上的开源代码

（2）来自MCU厂家官网上的开源代码

（3）来自集成开发工具提供的内置的开源库

（4）来LoRa终端开发板提供商（淘宝）提供的非开源代码

（5）自己写的特定应用的demo和业务代码

5.2 目标系统软件构建架构

（1）MCU Lib库：芯片厂家通过集成开发环提供

• C语言库
• MCU的bootloader

MCU库，为用户提供了一个开发平台，应用程序员只需要自己的main函数即可。

有了MCU库，用户就可以不用关系CPU核是如何初始化的，也不需要关注bootloader是如何加载的。

（2）MCU外设控制器程序

• MCU外设控制器驱动程序

有了MCU外设控制器程序，应用程序就可以访问单片机提供的各种外设控制器了。

极大的方便了应用程序与各种传感器建立通信，获取传感器的信息 。

（3）LoRa芯片驱动程序

MCU lib提供了单片机内部的外设控制器的驱动程序，并没有提供外设本身的驱动程序。

因此，需要外设芯片厂家提供相关的外设驱动程序，在此案例中，是Lora芯片的驱动程序，各种传感器驱动程序。

（4）用户应用程序

在这个案例中，main函数和就是Lora的协议栈。

5.3 目标系统软件架构（main函数和就是Lora的协议栈）

物联网LoRa系列-26：LoRaWAN Class A/B/C类型终端的软件架构_文火冰糖的硅基工坊的博客-CSDN博客

在上图中：

（1）main函数是应用程序的入口

（2）main函数负责调用Lora的协议栈，从STM32芯片的角度来看，他们也是应用程序。

（3）从Radio层以及之上的软件，有Lora提供

（4）MCU层：单片机厂家的集成开发环境提供

备注：

• 在此单片机应用中，并没有uboot，也没有Linux操作系统。
• bootloader被隐藏在集成开发环境中，基本不需要应用程序员关注。
• main函数是应用程序的入口，集成开发环境自动把隐藏的bootloader和main函数关联起来。