TencentOS tiny 定制开发板 EVB_WL 快速入门指南

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1.0	2020-7-28	文档初版
1.1	2020-9-6	添加芯片解锁章节

1. 定制开发板 EVB_WL 硬件简介

1.1 开发板简介

EVB_WL 是腾讯物联网操作系统 TencentOS tiny 团队联合意法半导体、瑞兴恒方、智芯云技术设计的一款 loRaWAN OpenCPU 评估板，用于 TencentOS tiny 基础内核和 LoRaWAN 物联网组件功能体验和评估。开发板功能图如下所示：

1.2 开发板特性

CPU ：使用瑞兴恒方的 RHF0M0E5 模组，模组内部集成意法半导体 STM32WLE5 芯片，单芯片集成 ARM® Cortex®-M4 48MHz 内核和 SX126x IP；采用 LoRa®扩频调制技术，LoRa®接收灵敏度高达 -148dBm，通信距离达 1KM～10KM；内置高效率 PA，功耗更低，最大支持 +22dBm 输出，并在 0-22dBm 范围内可配置。

电源特性 ：Micro USB 接口，5V 供电，内部有 5V 转 3.3V 的 DCDC，MCU 供电电压为 3.3V，系统 IO 电压也为 3.3V

按键：一个复位按键

LED 指示灯 ：上电指示 LED，红色；

调试接口 ：SWD 外接 ST-Link，UART1 串口连接 PC/LUART 串口

传感器扩展接口 E53 Interface ：支持 E53 传感器案例扩展板（支持 UART、SPI、IIC、GPIO、ADC、DAC 等）

操作系统支持 ：TencentOS tiny

1.3 开发板硬件详解

1.3.1 电源电路

Micro USB 提供 5V 电源，由于 MCU 供电电压是 3.3V，所以这里采用 AMS1117 进行 DC-DC 电压转换，输出调节至 3.3V，让开发板正常工作。

1.3.2 CPU 最小系统电路

单片机最小系统或者叫最小硬件单元电路，指用最少元器件组成的单片机可以正常工作的系统。最小系统基本由电源、单片机、晶振、复位电路、程序烧录接口组成，电源使用 3.3V 直接供电，但是 EVB_WL 的晶振电路封装在瑞兴恒方模组内部了，所以这里只能看到模组引脚连接和复位电路，原理图如下：

1.3.3 USB 电平转换电路

USB 电平转换电路是用于 MCU 和 PC 通信的场景中。PC 机上的通信接口使用 USB 接口，相应的电平逻辑需要遵照 USB 电平规则，而 MCU 的串行通信接口是串口，相应电平需要遵循 TTL 原则。为了使两者可以互相通信，就需要一个电平转换器，EVB_WL 上使用了 CH340 芯片作为转换器，CH340 外围只需要接很少的元器件即可以实现 USB 总线转接，使用非常方便也广泛运用在 USB 转 TTL 工具上，电路如下：

1.3.4 E53 传感器扩展接口

开发板设计有 E53 接口的传感器扩展板接口，该接口可兼容所有 E53 接口的传感器扩展板，实现不同物联网案例场景的快速搭建。该接口可接入 UART、SPI、I2C、ADC 等通信协议的传感器，其原理图如下图所示。

传感器扩展板有 E53_SC1 智慧城市灯光模块、E53_SF1 智慧消防烟感模块、E53_IA1 智慧农业模块等，如需要更多传感扩展板可自行找合作供应商（物联网俱乐部）购买）。如下图：

1.3.5 开发板调试烧录口

开发板预留了 SWD 程序下载调试口，还有 UART1 和低功耗串口 LP_UART，方便用户下载调试程序，使用串口。

1.3.6 连接 Micor USB 线

Micro USB 线的功能是供电及调试，将线一头与开发板的 Micro 接口连接，另一头接到电脑的 USB 口上。

1.3.7 连接 ST-Link 程序下载器

把开发板内提供的配套下载线接在开发板的程序下载接口（SWD 口），另一端与 ST-Link 程序下载器对应引脚相连，注意连接紧密，防止接触不良，红色为 VCC，一定参考下图进行连接，不要接错。

2. 定制开发板 EVB_WL 软件开发环境准备

2.1 MDK 软件介绍

MDK 即 RealView MDK 或 MDK-ARM（Microcontroller Development kit），是 ARM 公司收购 Keil 公司以后，基于 uVision 界面推出的针对 ARM7、ARM9、Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M2、Cortex-M3、Cortex-R4 等 ARM 处理器的嵌入式软件开发工具。MDK-ARM 集成了业内最领先的技术，包括 uVision4 集成开发环境与 RealView 编译器 RVCT。支持 ARM7、ARM9 和最新的Cortex-M3/M1/M0 核处理器，自动配置启动代码，集成 Flash 烧写模块，强大的 Simulation 设备模拟，性能分析等功能，与 ARM 之前的工具包 ADS 等相比，RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20%。 Keil 公司开发的 ARM 开发工具 MDK，是用来开发基于 ARM 核的系列微控制器的嵌入式应用程序。它适合不同层次的开发者使用，包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK 包含了工业标准的 Keil C 编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于 ARM 的设备，能帮助工程师按照计划完成项目。

2.2 MDK 安装

登录 MDK 官网，下载 MDK5 软件，下载地址： http://www2.keil.com/mdk5 或者 https://www.keil.com/download/product/ 下载的版本最好在 5.24 以上，本开发教程以 5.24 版本为例，双击 MDK524 应用程序文件，点击 next>>。

打上 I agree 前面的勾勾，即是同意一些安装协议。点击 next>>。

选择安装路径，可以默认也可以安装在我们自己建立的文件夹下。点击 next>>。

这里填写的是我们的一些信息，填写完整后，继续 next>>。

然后等待安装完成即可。

安装完成，点击 Finish。

然后会跳出来这个界面，这个我们后面再讲，先点 OK，把弹框都叉掉。

激活 MDK，导入 License，激活 MDK 后便可使用了。

特别提示：一定要输入 License 激活 MDK 软件，建议购买正版 License。

2.3 MDK 安装

安装完 MDK 后，我们需要安装开发套件中单片机型号对应的 Pack。 安装方式一 登录官网：http://www.keil.com/dd2/pack/ 下载 Keil.STM32WLxx_DFP.1.0.0.pack 后安装，如下图

安装方式二 MDK 软件上在线安装

打开软件，在导航栏打开 Pack 安装界面，然后选择 ok 选项。

进入在线安装界面，选着 STM32WLXX Pack，点击 Install 进行安装。

至此，我们开发板的单片机程序开发环境已经搭建完毕，重启 MDK 软件就可以使用了。

2.4 ST-Link 驱动安装

前面讲了开发板单片机程序的开发环境的搭建，但是为了将程序烧录到开发板中我们还需要使用仿真器。我们这套开发板选用 ST 公司的 ST-Link V2 仿真器进行开发板程序的烧写和仿真，下面介绍 ST-Link 驱动的安装及环境搭建。在 ST 官网下载 ST-Link 驱动， https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-utilities/stsw-link009.html

（驱动有 2 种：32 位电脑系统安装“dpinst_x86”、64 位电脑系统安装“dpinst_amd64”）。

运行对应的驱动，安装 ST-Link V2 驱动程序。安装路径尽量保持默认路径。

安装完成后，将 ST-Link 通过 USB 接口连入电脑。打开“设备管理器”。若看到如下图所示，表示驱动安装成功。

这里提醒 2 点： 1，各种 windows 版本设备名称和所在设备管理器栏目可能不一样，例如 WIN10 插上 STLINK 后显示的是 STM32 STLINK。 2，如果设备名称旁边显示的是黄色的叹号，请直接点击设备名称，然后在弹出的界面点击更新设备驱动至此，ST-Link 驱动已经安装完成。接下来大家只需要在 MDK 工程里面配置一下 ST-Link 即可。

2.5 编程软件 (MDK) 配置

安装驱动成功后，打开 MDK 软件，配置程序烧写和仿真的环境。点击进入工程配置界面按纽，进入工程配置界面。

选择 Debug 选项，进入仿真器设置界面。

下拉仿真器选择列表，选着 ST-Link Debugger 并勾选右侧 Use，点击 Settings 进入 ST-Link V2 仿真器配置界面。

开发板设计的程序烧录方式为 SW，此处 Unit 选择 ST-Link/V2，且 Port 选择 SW，并确认右侧框内是否检测出 SW 设备，点击<确认>保存配置。

2.6 CH340 串口驱动安装

互联网搜索下载 CH340 串口芯片的驱动安装方法：打开驱动安装程序点击安装即可。

注：若安装失败，请先点击卸载，后点击安装。

2.7 串口调试助手的安装与使用

工具下载：http://www.daxia.com/download/sscom.rar

安装方法：串口调试助手 sscom5.13.1 是免安装的，解压出压缩包即可直接使用。

根据 PC 和终端之间的连接，选择正确的串行端口。打开电脑的设备管理器，在端口列表可以看到 PC 与开发板连接的端口号。

我这里显示的是 COM6，所以要在 sscom 工具中选择 COM6，开发板程序波特率设置为 115200，所以我在 sscom 串口工具中选择 115200 波特率。

3. 基于 TencentOS tiny 的 STM32WL LoRaWAN 接入腾讯云 IoT Explorer 指引

基于 TencentOS Tiny EVB WL 要完成腾讯云 IoT Explorer 对接，需要完成两个部分的工作。一是：腾讯云 IoT explorer 上完成项目、产品、设备创建、参数配置二是：基于 TencentOS Tiny 完成 LoRaWAN 应用开发，向腾讯云上报业务数据。

3.1 腾讯云 IoT explorer 上创建项目、产品、设备

创建项目和产品

登录物联网开发平台控制台，选择【新建项目】。
在新建项目页面，填写项目基本信息后，单击【保存】
- 项目名称：输入“LoRa 温湿度演示”或其他名称。
- 项目描述：按照实际需求填写项目描述。
项目新建成功后，即可新建产品。

新建产品

进入该项目的产品列表页面，单击【新建产品】。
在新建产品页面，填写产品基本信息。- 产品名称：输入“LoRa 温湿度监测仪”或其他产品名称。- 产品类型：选择“用户自定义”。- 设备类型：选择“设备”。
- 认证方式：选择“密钥认证”。- 通信方式：选择“LoRaWAN”。- 数据协议：选择“自定义透传”。
产品新建成功后，您可在产品列表页查看“LoRa 温湿度监测仪”。

创建数据模板

单击产品名称，进入产品配置页，在【自定义功能】配置项下，单击【新建功能】，自定义产品功能。

这里我们就不一一定义数据模板了，直接导入下面的 json 代码：

{
  "version": "1.0",
  "profile": {
    "ProductId": "F2G256SY2G",
    "CategoryId": "1"
  },
  "properties": [
    {
      "id": "temperature",
      "name": "温度",
      "desc": "",
      "mode": "r",
      "define": {
        "type": "int",
        "min": "-100",
        "max": "155",
        "start": "0",
        "step": "1",
        "unit": "摄氏度"
      },
      "required": false
    },
    {
      "id": "humidity",
      "name": "湿度",
      "desc": "",
      "mode": "rw",
      "define": {
        "type": "int",
        "min": "0",
        "max": "100",
        "start": "0",
        "step": "1",
        "unit": "%"
      },
      "required": false
    },
    {
      "id": "period",
      "name": "上报周期",
      "desc": "",
      "mode": "rw",
      "define": {
        "type": "int",
        "min": "0",
        "max": "3600",
        "start": "0",
        "step": "1",
        "unit": "秒"
      },
      "required": false
    }
  ],
  "events": [],
  "actions": []
}

导入完成后，如下图所示：

配置 LoRaWAN 参数

在设备开发页面中，按需调整 LoRaWAN 参数配置。本示例中使用默认的 OTAA 配置。

设备数据解析

在设备开发页面中，按需调整设备数据解析。由于 LoRa 类资源有限设备不适合直接传输 JSON 格式数据，使用“设备数据解析”可以将设备原始数据转化为产品 JSON 数据。

设备数据协议

在本示例中，设备上行数据共有 3 个，包括温度、湿度、上报周期 3 个属性数据

数据解析脚本

上行数据解析的脚本主函数为 RawToProtocol，其带有 fPort、bytes 两个入参：

fPort：设备上报的 LoRaWAN 协议数据的 FPort 字段。
bytes：设备上报的 LoRaWAN 协议数据的 FRMPayload 字段。

脚本主函数的出参为产品数据模版协议格式的对象。

在上行数据解析部分，javascript 示例代码如下：

function RawToProtocol(fPort, bytes) {
  var data = {
    method: "report",
    clientToken: new Date(),
    params: {},
  };
  data.params.temperature = bytes[0];
  data.params.humidity = bytes[1];
  data.params.period = bytes[2] | (bytes[3] << 8);
  return data;
}

下行数据解析的脚本主函数为 ProtocolToRaw，其入参为产品数据模版协议格式的对象。

在下行数据解析部分，javascript 示例代码如下：

function ProtocolToRaw(obj) {
  var data = new Array();
  data[0] = 5; // fport=5
  data[1] = 0; // unconfirmed mode
  data[2] = obj.params.period & 0x00ff;
  data[3] = (obj.params.period >> 8) & 0x00ff;
  return data;
}

创建测试设备

在设备调试页面中，单击【新建设备】，设备名为 WL_DEV_001。

DevEUI、APPKEY 等信息可从 WL 开发板终端设备获取或者设置，云平台和终端要保持一致。

查看设备状态

保持 LoRa 节点和 LoRa 网关为运行状态。
进入【控制台】>【产品开发】>【设备调试】，可查看到设备 "WL_DEV_001" 。
单击【调试】，可进入设备详情页。
单击【设备属性】，可查询设备上报到开发平台的最新数据及历史数据。

设备属性的最新值：会显示设备上报的最新数据。
设备属性的更新时间：显示数据的更新时间。

单击【查看】，可查看某个属性的历史上报数据。

查看设备通信日志

单击【设备日志】，可查询该设备某段时间范围的所有上下行数据。

上行：上行指设备端上报到开发平台的数据。
下行：下行指从开发平台下发到设备的数据。

3.2 基于 TencentOS Tiny EVB_WL 开发板完成 LoRaWAN 应用开发

下载源码

TencentOS tiny 官方开源仓下载源码，地址为： https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

进入 < TencentOS-tiny\board\RHF0M0E5_STM32WLE5xx\KEIL\lorawan> 目录，打开 TencentOS_tiny.uvprojx 工程：

编译 lorawan 工程

打开工程后，我们在左侧的工程文件导航页面可以看到 WL 的 LoRaWAN 相关源码，这里创建了两个 TencentOS tiny 的任务，一个负责处理 LoRaWAN MAC 层协议，一个处理业务。开发者在编译前需要配置设备相关信息。打开 commissioning.h 头文件，在文件中输入与前文 IoT Explorer 平台对应的 device EUI 和 APP KEY，按如下图所示的格式：

基于 TencentOS Tiny 的 WL 开发板的业务流程如下：

main 函数中完成板级初始化，主要是 board_init 函数中初始化好基础外设和 LoRa 射频及 LoRa 协议栈；其中 MX_LoRaWAN_Init 函数会完成 LoRaWAN 协议的基础配置，比如选择 CLASS、配置通道、配置 ADR 等；
main 函数中，完成内核初始化、创建主线程入口 application_entry，启动内核；
application_entry 函数中再创建 lora_mac_process_task；
application_entry 函数中调用 lw_send 函数向 LoRa 网关和云端上报终端数据。示例中是模拟了 3 个元数据发送，开发者可以修改发送自己想发送的数据，配合腾讯云 IoT 平台设计好对应的数据模板即可。

修改设备信息后，开发者按照下图指示，点击编译按钮即可编译工程，如图：

下载运行

首先需要配置下载环境

按下图所示配置下载参数

编译完成后点击如图所示”LOAD”按钮下载程序即可。

如果出现无法下载问题，则芯片处于写保护状态，请查看本文第 4 小节的内容，去除写保护。

查看运行结果

连接好串口，在 PC 的串口助手中可以看到 TencentOS Tiny EVB_WL 开发板打印 LoRa 业务运行的相关日志，如下图所示：

同时需要查询腾讯云 IoT Explore 上的设备状态和上报的数据项，如图所示：

4. 去除芯片写保护

4.1. 使用 ST-Link 连接开发板

确保 ST-Link 与开发板正常连接，并且在 MDK 中可以正常读取到信息，如图：

4.2. 使用 STM32CubeProg 解锁

关闭 MDK，打开 STM32CubeProg 软件，点击右上角的 Connect，连接成功后显示 Connected：

点击选择 OB 图标按钮，按照图中流程进行解锁：

成功之后点击 dicconnnect 断开连接：

芯片解锁成功，此时即可使用 MDK 正常下载。

写在结尾的话：感谢大家使用 TencentOS Tiny，本文难免有描述不清晰的地方，如果有任何问题，欢迎加入 TencentOS Tiny 的官网 QQ 技术群进行交流，基于 TencentOS Tiny 相关的项目合作请邮件联系 supowang@tencent.com

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