简介
本文使用 STM32 Nucleo 开发板连接 RW007 WiFi 模块,通过运行 RT-Thread 操作系统,让开发板轻松愉快联网。
STM32F401 Nucleo-64
STM32 Nucleo-64 是 ST 官方推出的开发板,依据搭载的 STM32 芯片型号不同(皆为 LQFP64 封装),分为众多版本,本文所使用的是带 STM32F401RE 芯片的板子 —— STM32F401 Nucleo-64
。
主要特性
- STM32F401RET6 64 脚 MCU
- ARM Cortex-M4 内核,84MHz 主频
- 512KB Flash, 96KB SRAM 存储容量
- Arduino Uno 和 ST morpho 两类扩展接口
- 板载 ST-LINK/V2-1 调试编程器、USB 调试串口
Nucleo 上的 Arduino 接口能让开发板与 WiFi 模块「无缝衔接」,值得一提的是,这款开发板还自带了 ST-LINK 和 USB 串口,这就意味着:只需要一根 Mini-USB 线,就能完成开发和调试工作。
快速入门:Getting started with STM32 Nucleo board software development tools
原理图下载:STM32 Nucleo (64 pins) schematics
更多相关信息资料见 ST 官网详情页:STM32 Nucleo-64 development board with STM32F401RE MCU
RW007
RW007 是由上海睿赛德电子科技有限公司开发的高速 WiFi 模块,模块基于 Realtek RTL8710BN(Ameba Z 系列) WIFI SOC,使用 SPI/UART 与主机通信 ,支持 IEEE 802.11b/g/n 网络、 WEP/WPA/WPA2 加密方式和 STA 和 AP 模式。
主要特性
- Cortex-M4 高性能 MCU
- 可自由选择的 AT SPI 双模式,工作模式可由主机配置
- SPI 时钟高达 30Mbps,UART 波特率高达 6Mbps。
- SPI 模式下有效以太网带宽高达上传 1MBytes/s,下载 1MBytes/s
- 内置 Bootloader,支持固件升级、安全固件功能。
- 支持快速连接、airkiss 配网
- 支持存储多达 5 条连接信息
更多相关信息资料见 RW007 介绍页面:睿赛德科技推出高速Wi-Fi模块RW007:内置RT-Thread物联网操作系统
工作模式说明
RW007 可通过 SPI 或 UART 和主机通讯,因此存在 AT 和 SPI 两种工作模式。在 AT 模式下,模块使用内嵌 LWIP 协议栈,用户通过 AT 指令实现「开箱即用」。SPI 模式下,模块与主机间高速透传以太网帧,需要在主机端实现网络协议栈及相关驱动。
两种模式通过 BOOT0
、BOOT1
引脚切换,由模块在上电时确定启动方式。
BOOT0 | BOOT1 | 数据类型 | 接口 | 最大速率 | 内置协议栈 |
---|---|---|---|---|---|
1 | 0 | SPI | RAW | 30Mbps | 否 |
1 | 1 | UART | AT | 6Mbps | 是 |
注:模块内部带上拉电阻,当 BOOT0
、BOOT1
未连接任何电气线路时,默认为 AT 模式启动。
由睿赛德推出的 WiFi 模块,可以说是 RT-Thread 的「亲儿子」了,操作系统原生支持,相应的网络组件、WLAN 框架都能完美兼容,在跑 RTT 的板子上使用 RW007,几乎不需要过多配置,即插即用式的使用体验,大大减轻了嵌入式开发者的工作量。
准备工作
在把 RW007 畅快跑起来之前,以下准备工作必不可少,你将需要:
- STM32 Nucleo-64 开发板(或其他支持 RTT 的板子)
- RW007 WiFi 模块
- Mini-USB 连接线(连接开发板与电脑)
- ENV 编译构建环境(安装使用说明)
- 开发常用软件(git、Keil5、串口调试等)
- 一颗爱折腾的心
开始上路
RT-Thread 包含了 RW007 的软件包,用户无需自己编写驱动程序,下面以 SPI 模式(断开模块上 UART 的电阻 R5 和 R7)为例,介绍如何在 STM32F401 Nucleo-64 上驱动 RW007 模块,并完成 AP 扫描、连接等基本 WiFi 功能。
硬件连接
得益于 Nucleo 上的 Arduino 接口,只需把 RW007 往开发板上一插,即可完成了两者的硬件连接。显然,其他带 Arduino 接口的开发板也能直接插,就是这么简单粗暴……
电路连接示意图如下:
各 IO 接口与功能之间的对应关系表:
STM32 引脚名 | 封装管脚序号 | Arduino 接口序号 | 功能 |
---|---|---|---|
PA5 | 5 | D13 | BOOT0/CLK |
PA6 | 6 | D12 | MISO |
PA7 | 7 | D11 | MOSI |
PB6 | 22 | D10 | BOOT1/CS |
PC7 | 39 | D9 | INT/BUSY |
PA9 | 9 | D8 | RESET |
特别注意!!!
关于pin 序号规则,与旧 bsp 使用封装管脚序号不同,在新的 stm32 bsp 框架中,统一采用顺序编号的方式,对 GPIO 驱动进行管理,移植旧程序时要留意。
pin 序号与引脚名对应关系如下表:
STM32 引脚名 | 管脚序号 pin |
---|---|
PA0 - PA15 | 0 - 15 |
PB0 - PB15 | 16 - 31 |
PC0 - PC15 | 32 - 47 |
PD0 - ... | 48 - ... |
在 bsp/stm32/libraries/HAL_Drivers/drv_gpio.c 的 pins[]
数组中,能清除看到 pinmap 关系。
STM32 bsp 配置(Menuconfig)
首先从 Github 上克隆 RT-Thread 源代码仓库:RT-Thread/rt-thread: RT-Thread is an open source IoT operating system from China.
打开 rt-thread\bsp\stm32
目录,能看到 RT-Thread 所支持的开发板型号,把 RT-Thread 在 STM32 上跑起来并不是一件难事,但在编译内核组件之前,要先对 bsp 进行简单配置(别慌,通过 Menuconfig 图形化界面即可完成)。
本次实验所使用的 bsp 为 stm32f401-st-nucleo
,Github 仓库链接:rt-thread/bsp/stm32/stm32f401-st-nucleo at master · RT-Thread/rt-thread
进入 rt-thread\bsp\stm32\stm32f401-st-nucleo
文件夹,右键打开 ENV 窗口(前提是已在 Windows 下搭好 ENV 环境),输入 pkgs --upgrade
更新 ENV 和软件包,再输入 menuconfig
进行系统配置:
附 Menuconfig 常用操作按键:
按键 | ↑↓ | ←→ | Enter | 空格 | Esc |
---|---|---|---|---|---|
功能 | 列表选择 | 菜单选择 | 确认 | 选中/取消 | 后退 |
1. 开启 SPI 外设
开发板与模块的通讯依赖 SPI 设备,在 bsp 中已经实现了 SPI 驱动,只需在设置中打开即可使用。 进入 Hardware Drivers Config --->
下的 On-chip Peripheral Drivers
,勾选 Enable SPI BUS --->
选项,并按回车键进入,进一步选中 Enable SPI1 BUS
,完成配置:
2. 配置 RW007 软件包
RT-Thread 通过软件包的形式,对 RW007 模块提供配套驱动支持,系统默认选项不包含软件包,用户需手动开启:通过 Esc
键回到 Menuconfig 主界面,依次进入 RT-Thread online packages --->
、IoT - internet of things --->
、Wi-Fi --->
,勾选 rw007: SPI WIFI rw007 driver --->
选项:
RW007 软件包 Github 仓库链接:RT-Thread-packages/rw007: RW007 (SPI Wi-Fi module) driver for RT-Thread
紧接着按下 Enter
键进一步设置软件包参数,完成 SPI 总线和 IO 的配置,更改总线设备名称 RW007 BUS NAME
为 spi1
:
然后配置 SPI 控制 IO,各管脚号依次按下表填入:
引脚号 | 功能 |
---|---|
22 | CS pin index |
5 | BOOT0 pin index (same as spi clk pin) |
22 | BOOT1 pin index (same as spi cs pin) |
39 | INT/BUSY pin index |
9 | RESET pin index |
3. 开启 WiFi 框架
RW007 驱动使用了 WLAN 相关的接口,按以下选项路径打开 WiFi 框架:RT-Thread Components --->
、Device Drivers --->
、Using WiFi --->
,勾选 Using Wi-Fi framework
:
4. 保存 Menuconfig 配置
完成了上面的 3 步,bsp 配置算大功告成了,但最最重要的一步不能漏 —— 保存 Menuconfig 配置:直接一路狂按 Esc
键退出,在保存提示窗口中选择 Yes
确认即可:
编译烧写固件
1. 更新本地软件包
根据 RT-Thread 的软件包机制,在 Menucofnig 选中了软件包后,相关代码文件并未添加到工程中。在 ENV 终端输入 pkgs --update
命令,便能从服务器下载所选软件包,更新到本地目录:
2. 修改 RW007 软件包
由于新 bsp 在较高的 spi 波特率下不稳定,如果出现获取 mac 地址失败(表现为连不上路由器,但其余功能正常),要手动将最大速率改低,修改本地 packages/rw007-latest/src/spi_wifi_rw007.c
文件,将 30M 改为 2M:
cfg.max_hz = 2 * 1000000; /* 15M 007 max 30M */
3. 生成 MDK5 项目文件
使用 Keil IDE 可以十分方便对 STM32 程序编译和烧录,在 ENV 终端输入 scons --target=mdk5 -s
,生成 Keil5 工程文件:
5. 编译、下载工程
使用工具栏的 Build
按钮编译工程,出现 0 Error(s)
表示编译成功,将开发板连接电脑,再点击 Download
按钮下载固件到开发板,完成上面所有步骤后,接下来就是见证奇迹的时刻了。
运行、测试模块功能
下载完程序便能自动复位运行,打开串口工具(推荐使用 XShell 等交互型终端),设置参数为 115200 8-1-N
。若系统启动正常,且开发板与模块间的通讯也没有问题,会看到如下初始化打印信息:
\ | /
- RT - Thread Operating System
/ | \ 4.0.1 build Mar 7 2019
2006 - 2019 Copyright by rt-thread team
lwIP-2.0.2 initialized!
[I/WLAN.dev] wlan init success
[I/WLAN.lwip] eth device init ok name:w0
[I/WLAN.dev] wlan init success
[I/WLAN.lwip] eth device init ok name:w1
rw007 sn: [rw0072795b24400ac48]
rw007 ver: [1.2.3]
msh >
使用 wifi scan
命令扫描周边热点、wifi join ssid password
命令连接路由、ifconfig
命令查看网络配置,验证模块功能:
常见问题与解决方法
-
Menuconfig 中没看到 rw007 pkg?
ENV 和 包索引不是最新,执行
pkgs --upgrade
命令更新软件包源。 -
Keil 编译错误?
是否已经把软件包替换为 RW007 适配版本,新老版本 stm32 bsp 中 spi 接口稍有差异。
-
运行后串口无输出?
- 检查开发板与电脑的连接是否正常
- 检查串口工具参数配置,应为
115200, 8, 1, None
-
运行出现
wspi
device not found确认 RW007 软件包中总线的设备名为
spi1
,否则会导致设备挂载失败。