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。

STM32F401 Nucleo-64 开发板

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。

RW007 WiFi 模块

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：

  1. STM32 Nucleo-64 开发板（或其他支持 RTT 的板子）
  2. RW007 WiFi 模块
  3. Mini-USB 连接线（连接开发板与电脑）
  4. ENV 编译构建环境（安装使用说明）
  5. 开发常用软件（git、Keil5、串口调试等）
  6. 一颗爱折腾的心

硬件准备

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……

开发板插接模块

电路连接示意图如下：

电路连接示意图

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：

menuconfig 界面

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：

开启 SPI 外设

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：

使用 RW007 软件包

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：

更改 SPI 总线名称

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

配置 SPI 引脚

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：

开启 WiFi 框架

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：

保存 Menuconfig 配置

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：

下载更新本地软件包

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：

生成 MDK5 项目文件

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：

测试模块功能

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？

    1. 检查开发板与电脑的连接是否正常
    2. 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。

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