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STM32F103+SIM800C移植示例

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本文介绍按照MCU+支持TCP的模组集成过程，将使用C Link SDK的设备移植到STM32F103，并结合广域网SIM800C连接到阿里云物联网平台。本示例中SIM800C模组支持TCP能力，STM32F103上集成了SDK并直接基于MQTT TOPIC的方式与阿里云物联网平台实现数据收发。

背景信息

MCU+支持TCP的模组集成过程，请参见MCU+支持TCP的模组。

用户也可参考本移植方案，将ST其他类型的芯片实现快速连接阿里云物联网平台。

芯片

开发板

参数

STM32F103RBT6

NUCLEO-F103RB

32bits, M3 72Mhz, 128KB-Flash 20KB-SRAM

SIM800C

SIM800C开发板

无

环境搭建

重要

本节仅供参考使用，若用户在环境搭建中碰到问题，请联系开发板供货商解决问题之后再进行SDK的移植。

STM32F103

  • 搭建目标：

    MCU的两个串口（作为调试串口和与模组通信的AT串口）可以正常收发。

  • 开发工具：

    ARM® Keil®或IAR™。

  • 硬件连接：

    • MCU的AT串口通过Arduino™ Uno或ST morpho接口外接模组，示意图如下（通过TX/RX/GND连接外挂模组）。

    • ST开发板：ST-LINK驱动。

    • 图示：

  • 软件环境

    1. 使用ST-cubemx新建Project，然后在Board Seletor选择NUCLEO-F103RB开发板并双击，最后添加合适的串口作为MCU与模组通信的AT口，如下图USART1所示。

    2. 在Configuration中选择USARTx，并将USART1（作为AT口）的interrupt置为enable，单击Apply/Ok，然后单击Cubemx的Project选项中的Generate Code，设置对应的选项。

      其中Toolchain/IDE可以选择ARM® Keil®或IAR™，Heap/Stack size按需进行配置，单击OK后会自动生成代码和工程。

    3. 配置ToolChain/IDE，如下图所示。

    重要

    针对不一样的应用场景，需根据实际情况合理修改heap和stack的大小（如上图中圈选位置），本示例的测试中设置**4k(0x1000)的Heap和2.5K(0xA00)**的Stack可以正常工作。

  • 验证

    根据上述软件环境配置生成对应的Keil/IAR工程，增加简单的代码，自行验证串口输入输出是否OK。

SIM800

请根据厂商提供的应用手册自行验证SIM800通信模组是否工作正常。

本示例调试使用的是开发板而不是常见的模组，请参考上文硬件连接中的示例图与MCU的串口（TX--RX, RX--TX, GND--GND）进行硬件连接。

开发板上电后按压PWRKEY按键（大于1秒），等待STATUS和NETLIGHT两个LED灯陆续点亮，其中NETLIGHT LED会以2HZ进行闪烁，此时SIM800C模组工作正常。

配置SDK

  • 配置命令

    • Windows运行 config.bat

    • Linux运行 make menuconfig

  • 配置步骤

    如下图所示：

    image

    在本示例中使能了下面的选项：

    • PLATFORM_HAS_STDINT

    • PLATFORM_HAS_DYNMEM

    • FEATURE_MQTT_COMM_ENABLED

      • FEATURE_MQTT_DEFAULT_IMPL

      • FEATURE_MQTT_DIRECT

    • FEATURE_ATM_ENABLED

      • FEATURE_AT_TCP_ENABLED

      • FEATURE_AT_PARSER_ENABLED

        • FEATURE_AT_TCP_HAL_SIM800

说明

上面选择了FEATURE_AT_TCP_HAL_SIM800，因此SDK将会生成驱动模组SIM800C相关的AT指令代码。

抽取

  • 抽取命令

    • Window操作系统：运行extract.bat。

    • Linux操作系统：运行extract.sh。

  • 抽取步骤

    执行抽取命令后生成的代码路径在output/eng，需要用户实现位于文件output/eng/wrappers/wrapper.c中的HAL对接函数。

集成步骤

  • 将抽取生成的output/eng代码atm dev_sign infra mqtt wrappers目录拷贝到上述已生成的Keil/IAR开发环境中，拷贝或使用examples下的mqtt_example_at.c作为示例，并将mqtt_example_at.c中的main函数名更改为mqtt_example以解决编译冲突问题。

  • 在Src/main.c中调用mqtt_example_at.c的mqtt_example函数进行示例验证，更多其他细节请参见MCU+支持TCP的模组中的相关章节。

    /* add mqtt example in this file Src/main.c */
int main(void)
{
 ......
 ......
 /* Initialize all configured peripherals */
 MX_GPIO_Init();
 MX_USART2_UART_Init();
 MX_USART1_UART_Init();
 .......
 mqtt_example(); /* add mqtt_example here*/
}

  • 针对不一样的应用场景，需根据实际情况合理修改heap和stack的大小，本次组合设置4k（0x1000）的heap和2.5K（0xA00）的stack，修改方法如下：

    • Keil中MDK-ARM/startup_xx.s

    • IAR中EWARM/xx_flash.icf

  • 用户需要实现wrapper.c中的HAL函数：

    • 本例中因为选择MCU上不运行OS，因此与系统相关的HAL函数实现可以参考文件wrappers\os\nos\HAL_Nos.c中的函数实现。

    • 对于HAL_GetProductKey 、HAL_GetDeviceName 、HAL_GetDeviceSecret需要用户返回用户自己设备的相应身份信息。

    • 对于HAL_AT_Uart_Init、HAL_AT_Uart_Deinit、HAL_AT_Uart_Recv、HAL_AT_Uart_Send需要用户去进行相关串口初始化以及数据收发。

    • wrapper.c参考STM32上无OS。

    • wrapper.c参考STM32上运行FreeRTOS。

IDE配置

Keil、IAR中添加SDK相关的源码文件，修改头文件路径配置。

Keil配置

按下图依次创建新的Group并修改为linkkit，手动添加源文件（*.c）并设置正确的头文件路径如下。

# 设置头文件路径，请以实际路径为准
;../Src/linkkit/atm;../Src/linkkit/dev_sign;../Src/linkkit/infra;../Src/linkkit/mqtt;../Src/linkkit/wrappers

编译、烧录流程如下：

  1. 在Keil工程下添加Group：

  2. 在Keil工程下添加.c文件：

  3. 设置头文件路径：

IAR配置

类似步骤，依次选择Project > Add Group，输入linkkit，创建新的Group之后将Src\linkkit里所有子目录下的.c文件添加进去，最后选择Project > options，添加以下依赖的头文件路径。

# 设置头文件路径，请以实际路径为准
$PROJ_DIR$/../Src/linkkit/atm
$PROJ_DIR$/../Src/linkkit/dev_sign
$PROJ_DIR$/../Src/linkkit/infra
$PROJ_DIR$/../Src/linkkit/mqtt
$PROJ_DIR$/../Src/linkkit/wrappers

编译、烧录流程如下：

  1. 在IAR工程下添加.c文件：

  2. 在IAR工程下设置头文件路径：

  3. 完成编译：

结果

MCU侧Log：

[10:44:17.491]收←◆sim800_uart_selfadaption 283 failed rsp OK
 retry count 1
[10:44:17.526]收←◆signal quality is 
+CSQ: 31,0
OK
network registration is 
+CREG: 0,1
OK
gprs attach check 
+CGATT: 1
OK
[10:44:18.809]收←◆mqtt example
MQTT init success!
establish tcp connection with server(host='a1A******rT.iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com', port=[1883])
[10:44:20.000]收←◆success to establish tcp, fd=0
[10:44:21.576]收←◆mqtt connect success!
devinfo report
devinfo report topic: /sys/a1A******rT/test_device/thing/deviceinfo/update
devinfo report data: {"id":"0","version":"1.0","params":[{"attrKey":"SYS_LP_SDK_VERSION","attrValue":"3.0.0","domain":"SYSTEM"},{"attrKey":"SYS_SDK_LANGUAGE","attrValue":"C","domain":"SYSTEM"}],"method":"thing.deviceinfo.update"}
[10:44:22.738]收←◆cmd AT+CIPSEND=0,267 rsp  retry 1 at HAL_AT_CONN_Send 858 fail 
[10:44:22.820]收←◆devinfo report succeed
firmware version report start in MQTT
firmware report topic: /ota/device/inform/a1A******rT/test_device
firmware report data: {"id":"1","params":{"version":"app-1.0.0-20190118.1000"}}
[10:44:23.547]收←◆firmware version report finished, iotx_publish() = 2
PERFORM subscribe to '/a1A******rT/test_device/get' (msgId=3)
        Packet Ident : 00000003
               Topic : /a1A******rT/test_device/get
                 QoS : 0
       Packet Length : 35
[10:44:23.861]收←◆mqtt subscribe packet sent,topic = /a1A******rT/test_device/get!
[10:44:24.442]收←◆PUBACK
msg->event_type : 9
PUBACK
msg->event_type : 9
PUBACK
msg->event_type : 9
SUBACK
        Return Value : 1
           Packet ID : 3
               Count : 1
     Granted QoS[00] : 1
packet_id = 3, event_type=3
msg->event_type : 3
[10:44:25.511]收←◆PUBLISH
        Packet Ident : 00000000
        Topic Length : 28
          Topic Name : /a1A******rT/test_device/get
    Payload Len/Room : 11 / 992
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delivering msg ...
topic be matched
Message Arrived: 
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Payload: hello,world
[10:44:46.408]收←◆PUBLISH
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delivering msg ...
topic be matched
Message Arrived: 
Topic  : /a1A******rT/test_device/get
Payload: hello,world
[10:45:22.414]收←◆len = MQTTSerialize_pingreq() = 2
[10:45:23.241]收←◆send MQTT ping...
[10:45:24.246]收←◆receive ping response!
[10:45:29.128]收←◆PUBLISH
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Topic  : /a1A******rT/test_device/get
Payload: hello,world
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