想象一下，如果家里的供暖和制冷系統不僅能自動運行，還能進行智能化管理，顯著提升舒適度和效率，將給我們的生活帶來怎樣的改變。這正是物聯網 (IoT) 智能恒溫器的使命，它正在重塑我們控制室內環境的方式。了解這一發展對于經驗豐富的電氣工程師和好奇的消費者來說都至關重要。

物聯網智能恒溫器是一種的先進設備，它將傳統恒溫器的功能與物聯網的強大能力相結合。這些系統可以遠程監控和調節供暖、通風和空調 (HVAC) 系統，提供有關室內環境和能源使用情況的實時數據， 對工業和住宅空間都有很大的好處。它們能夠提供詳細的洞察并控制HVAC系統，對于提高能源效率和降低運營成本而言非常重要。

本文將探討構建以智能恒溫器為中心的概念驗證所需的組件、軟件和步驟，并重點介紹Renesas Electronics的幾種解決方案。

項目材料與資源

項目物料清單 (BOM)

Renesas Electronics EK-RA2A2評估套件

Renesas Electronics U159-DA16200MEVZ DA16200 Pmod?板

Renesas Electronics US082-HS3001EVZ濕度傳感器Pmod?板

Seeed Studio Grove電力傳感器

項目代碼/軟件

Renesas e2 studio

Renesas RA靈活配置軟件包

J-Link RTT Viewer

Python for Windows

用于Renesas RA2A2恒溫器項目的貿澤GitHub資源庫

DA16200 SDK更新指南

其他資源

GitHub：Renesas RA MCU系列的示例項目

Renesas帳戶

DA16200 Wi-Fi AT命令集

其他硬件

Renesas Electronics轉換板

USB轉TTL電纜

項目技術概況

Renesas Electronics EK-RA2A2評估套件

Renesas Electronics EK-RA2A2評估套件（圖1）是一款綜合工具，可幫助工程師評估和開發RA2A2 MCU應用。該套件與Renesas的RA靈活配置軟件包 (FSP) 和e2 studio集成開發環境 (IDE) 結合使用時，非常適用創建嵌入式系統。該套件的主要功能包括：

MCU原生引腳訪問：直接訪問微控制器的引腳，實現詳細的硬件級交互。

系統控制訪問：用于管理和控制系統操作的接口，提高應用開發的靈活性。

生態系統訪問：與各種生態系統附加組件兼容，支持集成附加功能和外圍設備。

圖1：Renesas EK-RA2A2評估套件（圖源：貿澤電子）

借助該套件，工程師能夠將他們的創新想法轉化為實際應用，例如工業自動化、家用設備和能源管理系統，此套件可以說是現代嵌入式系統開發的重要工具。

Renesas U159-DA16200MEVZ DA16200 Pmod板

Renesas U159-DA16200MEVZ DA16200 Pmod板（圖2）旨在為配備Pmod的開發板提供無縫Wi-Fi集成。該板具有標準的3A型Pmod（擴展UART）連接，能與各種支持Pmod的設備兼容。

該開發板的核心是Renesas基于DA16200片上系統的DA16200MOD模塊。該模塊具有強大的無線連接性能，能確保可靠高效的Wi-Fi連接。3A型Pmod連接器簡化了集成過程，工程師無需進行大量修改即可快速為項目添加Wi-Fi功能。

圖2：Renesas U159-DA16200MEVZ DA16200 Pmod板 （圖源：Renesas Electronics）

Renesas US082-HS3001EVZ濕度傳感器Pmod板

Renesas US082-HS3001EVZ相對濕度傳感器Pmod板（圖3）是希望借助HS3001溫濕度傳感器簡化原型設計流程的工程師和專業人員的理想選擇。這些傳感器具有高可靠性、長期穩定性、精確測量和快速響應等特點。

圖3：Renesas US082-HS3001EVZ相對濕度傳感器Pmod板 （圖源：貿澤電子）

該電路板采用標準的6A型Pmod（擴展I2C）連接，可輕松與具有兼容連接器的MCU評估套件集成。這種設計在兩側都配有Pmod連接器，工程師可以采用菊花鏈方式連接多個6/6A型電路板。這樣就可以將多個傳感器連接到單個MCU Pmod連接器，從而提高系統設計的靈活性和可擴展性。

此外，e2 studio軟件能夠生成連接傳感器和MCU所需的代碼，從而簡化開發流程，大大縮短開發時間。

軟件概述

e2 studio IDE和編碼工具

e2 studio是面向Renesas MCU且基于Eclipse的集成開發環境 (IDE)。它以Eclipse強大的代碼編輯器為基礎，整合了一系列專為簡化和提升開發流程而定制的高級功能。

e2 studio讓工程師能夠高效地管理整個開發周期。從下載示例代碼的初始階段到復雜的調試過程，e2 studio都能提供全面的支持。其擴展功能包括先進的調試工具、項目管理功能以及與各種Renesas開發工具無縫集成。

RA FSP

Renesas RA FSP是一款全面、先進的解決方案，專為采用Renesas RA系列微控制器進行嵌入式系統設計的工程師量身定制。它確保整個RA系列（從入門級到高性能）的軟件無縫兼容，成為了各種應用的通用選擇。

主要特性和優勢

先進的安全性

Arm? TrustZone?：結合先進的安全功能，保護您的物聯網設備免受潛在威脅。

安全的物聯網開發：使用生產就緒型驅動程序和中間件協議棧來構建安全互連的物聯網設備。

高性能HAL驅動程序

高效性：提供一流的硬件抽象層 (HAL) 驅動程序，以低內存占用率實現高性能。

集成性：通過集成中間件協議棧（包括Azure RTOS和FreeRTOS）簡化通信和安全等復雜模塊的實現。

e2 studio IDE

直觀的配置器：提供用戶友好的配置器，簡化設置過程。

智能代碼生成：提高編程和調試效率，使開發更快、更輕松。

開放式軟件生態系統

靈活性：支持各種編程模型，包括裸機編程、Azure RTOS、FreeRTOS、其他自選RTOS、現有代碼和第三方生態系統解決方案。

成本效益：FSP和e2 studio可以在任何Renesas器件上免費使用，為開發人員提供高性價比的解決方案。

應用

物聯網設備：開發具有強大安全功能的安全互聯物聯網設備的理想選擇。

嵌入式系統：適用于從簡單到復雜的各種嵌入式系統應用。

工業自動化：通過高性能的安全解決方案，增強工業自動化系統的開發。

通過利用Renesas RA FSP，工程師和專業人士可以加快開發流程，確保高質量的安全軟件，并在各種應用和設備中保持靈活性。

項目開發

組裝硬件

大部分硬件配置都非常簡單，只有一個例外，因為Renesas EK-RA2A2有兩個Pmod連接器可用：Pmod 1支持2A型（增強型SPI）和6A型（增強型I2C），而Pmod 2支持6A型（增強型I2C）、2A型（增強型SPI）和T3A型（增強型UART）。由于本項目中的Wi-Fi模塊使用UART，我們將使用Pmod 2連接。

在電路板次級側靠近Pmod 2連接器的位置EX3焊上短路片（圖4）， 切斷兩個焊盤之間的連接，以傳輸RXD信號，并確保EX1處于開路狀態。

圖4：EX3和EX1位置 （圖源：貿澤電子）

將US159-DA16200MEVZ板插入Pmod 2連接器，模塊芯片朝上。

將US082-HS3001EVZ板插入Pmod 1連接器。

將Grove電力傳感器模塊插入EK-RA2A2板J28上的Grove 2連接器。

安裝軟件

該項目需要以下軟件版本：

Renesas RA FSP V5.7.0

e2 studio V2024-10

SEGGER J-Link RTT Viewer V8.10f

GCC ARM Embedded Toolchain V13.2.1.arm-13-7

下載所需的FSP和e2 studio版本，并確保正確安裝GCC ARM嵌入式工具鏈，最簡單的方法是使用Renesas GitHub鏈接，然后選擇下載帶有e2 studio Windows安裝程序的FSP選項（圖5）。

圖5：Renesas GitHub FSP v5.7.0 （圖源：貿澤電子）

這樣，您就可以在一個地方下載所有的最新版本。下載完成后，請完成以下步驟。

打開下載的Windows安裝程序。

選擇Custom Install（圖6）。

圖6：Renesas RA FSP安裝類型窗口 （圖源：貿澤電子）

在Welcome、Extra Features、Customise Features屏幕上，依次點擊Next，直到出現Additional Software屏幕（圖7）。

選中GNU ARM Embedded 13.2-Rel1復選框，然后點擊Next。

圖7：Additional Software選擇屏幕 （圖源：貿澤電子）

按照屏幕上的說明完成安裝。

訪問J-Link RTT網站并選擇Downloads。

下載J-Link軟件Windows安裝程序（圖8）。

圖8:下載J-Link RTT安裝程序 （圖源：貿澤電子）

軟件集成與演示

在設置電路板之前，需要更新DA16200 Pmod電路板Wi-Fi模塊上的SDK。DA16200 SDK Update Guide說明了如何連接電路板、驗證當前SDK版本、下載所需軟件以及更新設備。

在更新Wi-Fi模塊上的SDK后，轉到GitHub存儲庫，點擊綠色的Code按鈕，然后選擇Download ZIP，下載項目代碼（圖9）。

圖9：GitHub存儲庫下載鏈接（圖源：貿澤電子）

接下來，將代碼導入e2 studio：

打開e2 studio。

點擊File，選擇Open Projects from File System。

點擊Archive（圖10），然后導航并選擇包含Renesas_RA2A2_Demo的下載文件夾

圖10：Import Project窗口 （圖源：貿澤電子）

僅選中帶有Eclipse Project標簽的文件復選框（圖11），然后點擊Finish。

圖11：導入所選項目 （圖源：貿澤電子）

導入軟件后，選擇項目。

點擊Build（錘子）圖標或按Ctrl+B鍵構建項目（圖12）。

圖12：顯示導入的項目 （圖源：貿澤電子）

構建成功后，控制臺將顯示“Build finished”消息（圖13）。

圖13：成功完成構建 （圖源：貿澤電子）

8.點擊Debug圖標或按F11鍵啟動調試模式（圖14）。

圖14：調試控制臺模式（圖源：貿澤電子）

點擊Play圖標運行代碼。

代碼開始運行后，需要打開計算機的網絡配置并查看所有可用的無線網絡。選擇Renesas_Wifi網絡（圖15），密碼是12345678。

注意：您可以在項目參數中修改SSID和密碼，以便根據最終用途進行定制。

圖15：進行網絡設置的Renesas_WiFi網絡SSID （圖源：貿澤電子）

將系統配置為HTTP服務器，PC作為客戶端。然后使用可用的瀏覽器窗口，導航到

“http://192.168.10.2/index.html”并查看瀏覽器界面。

在這里，您可以查看HS3001提供的傳感器數據、按鈕計數和LED控制按鈕（圖16）。

圖16：可定制的瀏覽器顯示屏 （圖源：貿澤電子）

結語

物聯網智能恒溫器代表了我們在管理室內環境方面的一大飛躍。通過結合先進的傳感、智能連接和實時數據分析，這些設備不僅提升了舒適度和便利性，還提高了能源效率，節約了成本。無論是在家庭還是工業環境中，智能恒溫器的采用都能推動邁向更可持續、更智能化管理的未來。