發明家，修補匠和制造商都可以通過隨時可用的低成本硬件和軟件將各種創新和創意項目和創意帶入生活。他們夢想并測試解決現實問題的各種項目，或者做一些非常酷的事情。這些制造商需要隨時可用的工具來幫助他們開發，測試和調整他們的創作。這些工具可能包括單板計算機（SBC），開發工具鏈，軟件接口或任何有助于創建新設備或修改現有設備的工具。

批量生產的微控制器板開始于Arduino開發板和Atmel的8位ATMEGA微控制器。簡化的軟件工具，如Sketch和一個大型的即插即用代碼庫，意味著幾乎任何人都可以在幾分鐘內拿起Arduino并構建一些東西。從那時起，許多開發板已經發布，每個都有自己獨特的優勢。

雖然這些開發板為制造商和工程師提供了開發快速原型來證明其設計的工具，但是從這些開發板獲取捕獲的數據。微控制器或串行端口進入云通常需要更高的技能，其中包括：

硬件開發人員

嵌入式軟件開發人員

后端基礎設施

前端Web門戶

智能手機應用程序設計

UX和UI設計人員

這些通常是硬件和軟件工程師在延長的時間表上一起工作。在快節奏的市場中，這對任何公司來說既危險又昂貴。雖然從頭開始創建通常是一個誘人的挑戰，但正確的開發板無需這樣做。

用于物聯網節點的STM32 Nucleo包

STMicroelectronics的STM32 Nucleo功能強大， Arduino系列開發板的低成本替代品。最新的一體化STM32 Nucleo包包括NFC，MEM和Wi-Fi擴展板，為制造商和工程師帶來物聯網云。 MEMs擴展板包含加速度計，磁力計，陀螺儀，壓力傳感器以及溫度和濕度傳感器。這些擴展板只是意法半導體提供的大量擴展板中的一小部分。 STM32 Nucleo開發板也兼容Arduino UNO R3擴展板，這意味著它們幾乎可以使用所有Arduino屏蔽。

然而，STM32 Nucleo真正發揮作用的地方是ST的開放式開發環境功能包它提供與Microsoft Azure或IBM Watson的物聯網云的直接連接。預先構建的二進制文件讓設計人員可以在幾分鐘內完成完整的設計實現。這使得制造商和工程師可以花時間提出新的想法和很酷的項目，或者專注于添加所需的特性和功能。

STM32 Nucleo包的細分

圖1：用于物聯網節點的STM32 Nucleo包。

STM32 Nucleo包具有四個開發板，每個開發板可以單獨購買。 NUCLEO-F401RE是STM32F401RE MCU的核心，具有DSP和FPU的32位ARM?Cortex?-M4內核，自適應實時加速器，512 KB閃存和96 KB SRAM。電路板可以通過USB供電，也可以通過外部電源供電，電壓最高可達12伏。有一個板載ST-LINK/V2-1調試器/編程器，通過micro USB支持三個接口：虛擬COM端口，大容量存儲器和調試端口。該板還支持Arduino UNO R3和ST morpho連接到所有STM32 I/O.支持多種集成開發環境（IDE），包括IAR，ARM，Keil和基于GCC的IDE。 STM32 Nucleo板帶有STM32綜合軟件HAL庫以及各種套裝軟件示例，以及直接訪問ARM mbed在線資源。 ARM mbed在線工具僅適用于Chrome，但它允許用戶通過Web門戶編寫代碼并通過USB下載到主板的內存存儲，而無需下載大型軟件IDE。

圖2：STM32 Nucleo-64板。

第二個開發板是X-NUCLEO-IDW01M1，一個基于SWPF01SA模塊的Wi-Fi擴展板。 FCC和ETSI均符合低功耗802.11 b/g/n收發器和集成SMD天線。 1 MB擴展閃存允許通過無線方式進行固件更新（FOTA）。其他有用的功能包括應用程序層功能，如支持動態網頁的Web服務器，以及用于獲取和發布Web內容的REST API。與任何物聯網設備一樣，個人安全性是一個嚴重問題，WEP/WPA/WPA2涵蓋了這一點。通過UART通過簡單的AT命令集主機接口進行控制。

圖3：Nucleo Wi-Fi擴展板。

第三個開發板是X-NUCLEO-IKS01A2運動MEMS和環境傳感器擴展板，它包含多個傳感器以捕獲各種數據。其功能包括：

LSM6DSL MEMS 3D加速度計（±2/±4/±8/±16 g）和3D陀螺儀（±125/±245/±500/±1000/±2000） dps）

LSM303AGR MEMS 3D加速度計（±2/±4/±8/±16 g）和MEMS3D磁力計（±50高斯）

LPS22HB MEMS壓力傳感器，260-1260 hPa絕對數字輸出氣壓計

HTS221：電容式數字相對濕度和溫度

還有一個24針DIL插座，用于額外的MEMS適配器和其他傳感器。所有傳感器都通過默認的I 2 C接口與STM32 Nucleo連接。

圖4：Nucleo Motion MEMS和環境傳感器擴展板。

最后一塊板是X-NUCLEO-NFC01A1，動態NFC標簽擴展板。使用M24SR64-Y動態NFC/RFID標簽IC和NFC天線（13.56 MHz），它通常與Wi-Fi擴展板和ST25智能手機應用程序一起使用，以便以易于使用的方式設置Wi-Fi SSID和密碼使用和安全的方式。它還支持Arduino UNO R3連接器，但它不包含其他擴展板所具有的morpho連接器。

圖5：Nucleo Dynamic NFC標簽擴展板。

雖然用于IoT節點的STM32 Nucleo包僅包含這三個額外的擴展板，但是有各種支持的擴展板可用，包括但不是僅限于X-NUCLEO-IHM07M1電機驅動器，X-NUCLEO-IDB05A1藍牙低功耗，X-NUCLEO-53L0A1光傳感器和X-NUCLEO-LED61A1 LED驅動器。

STM32 Nucleo和物聯網云

云指的是基于互聯網的服務，其中計算機處理和數據在易于訪問的論壇中共享。它通常是遍布全球的分布式服務器組，運行特定程序以捕獲和存儲稍后要審查的數據。一個簡單的例子是溫度傳感器，它將溫度發送到遠程服務器，數據被解析并存儲在數據庫中。然后通過門戶網站或智能手機應用程序檢索，以供最終用戶查看。

STM32 Nucleo開發板的主要產品之一包括來自STM32開放開發環境的兩個軟件包。 FP-CLD-AZURE1和FP-CLD-WATSON1是兩個軟件包，可幫助將開發板與運行在云上的Web儀表板連接，以實現傳感器數據可視化。這些為兩種最流行的物聯網云提供了急需的開箱即用支持。這兩個軟件包都提供完整的中間件解決方案，可構建基于Wi-Fi連接的應用程該軟件包括識別Wi-Fi模塊（SPWF01SA），傳感器設備（HTS221，LPS25HB，LSM6DS0，LIS3MDL，LPS22HB，LSM303AGR，LSM6DSL）和動態NFC/RFID標簽（M24SR64-Y）的驅動程序。它還包括一個實現MQTT協議的中間件包，以便輕松地將基于STM32 Nucleo的微系統與云服務進行交互。該擴展軟件基于STM32Cube軟件技術，可簡化不同STM32微控制器的可移植性。

FP-CLD-AZURE1功能包連接到Microsoft Azure的物聯網云。它帶有一個集成的SDK，可以輕松訪問Azure的服務。它支持MQTT，設備管理原語，遙測和固件無線更新（FOTA）。樣品應用可用于連接到NUCLEO-F401RE/NUCLEO-L476RG/NUCLEO-F429ZI板的X-NUCLEO-IKS01A1，X-NUCLEO-IKS01A2，X-NUCLEO-IDW01M1和X-NUCLEO-NFC01A1板。

FP-CLD-WATSON1功能包通過IBM的平臺即服務（PaaS）Bluemix連接到IBM Watson的IoT云。與Microsoft Azure的物聯網云類似，它提供完整的中間件包，用于構建基于Wi-Fi連接的應用程序，將STM32 Nucleo板與基于云的服務連接起來。當連接到NUCLEO-F401RE時，為X-NUCLEO-IKS01A1，X-NUCLEO-IDW01M1和X-NUCLEO-NFC01A1提供了示例實現。

雖然這兩個軟件包很容易被STM32 Nucleo支持包裝，它們不是唯一可用的STM32 ODE功能包。功能包用于將設備連接到Amazon AWS云，通過藍牙低功耗（BLE）將6LoWPAN IoT節點連接到智能手機，創建通過Wi-Fi連接到物聯網云的BLE星型網絡，以及通過低于1GHz RF通信的6LoWPAN網絡。

了解物聯網云

查看Microsoft Azure的物聯網云，用戶手冊（UM2043）中記錄了入門。快速入門指南也是另一個有用的文檔。但是，這兩個文檔都假設用戶已經安裝了所選的IDE并知道如何使用它。以下簡化了要采取的最佳步驟：

下載并安裝三個IDE中的任何一個。請注意，雖然所有這些都是強大的工具，但只有STM32的AC6系統工作臺是免費的。

下載像TeraTerm這樣的串行線路監視器。

下載并解壓縮Microsoft Azure IDE軟件包（ FP-CLD-AZURE1）。

設置IoT集線器。

注冊并配置STM32節點并獲取其憑據。

注冊活動帳戶Microsoft Azure。

下載適用于Windows的Microsoft Device Explorer實用程序或iothub-explorer（跨平臺命令行工具），以配置設備和管理IoT中心。

一次已遵循快速入門指南中的步驟并已成功編程STM32 Nucleo包，用戶可通過將SSID和密碼編程為源代碼或使用ST25 Android應用程序和節點將節點連接到Wi-Fi網絡附加NFC擴展板。

下載完所有必需的軟件包并完成IoT節點的成功配置和注冊后，可以開始使用現有的代碼庫來開發自定義應用程序。 Device Explorer是一個基于Windows的實用程序，用于配置和管理IoT中心。除此之外，它還用于可視化從節點發送的消息，動態更改消息屬性并設置固件更新。

圖6：用于配置和物聯網集線器管理的Windows設備資源管理器。

Android智能手機應用程序提供了額外的功能，包括通過NFC標簽擴展板設置SSID和密碼。

圖7：ST25智能手機應用程序。

Cloud-JAM

RushUp的另一款產品Cloud-JAM是專為制造商，開發商和高端設計的加速器混合，低產量的產品。它將用于物聯網的STM32 Nucleo數據包的所有四個開發板（MCU，Wi-Fi，MEMS和NFC）整合到一個緊湊的設計中。其中一個關鍵特性是兩個開發系統之間的直接兼容性，允許用戶在STM32 Nucleo功能包上進行開發和調試，然后將相同的二進制文件下載到Cloud-JAM上。這種互操作性允許連接到IoT云的相同功能，以及使用STM32 Nucleo的快速入門指南啟動和運行。關于Cloud-JAM產品的數據表和信息可以從RushUp的GitHub存儲庫下載。

圖8：Cloud JAM，STM32 Nucleo pack的加速器產品物聯網節點。

結論

通過提供全面，易用的工具幫助制造商，設計師和工程師是一個積極的舉措。意法半導體在處理完整的封裝方面做得非常出色，從收集嵌入式平臺上的傳感器數據，傳輸到本地網絡，以及物聯網云中的存儲，可以更新，控制和監控節點。物聯網云SDK解決了將眾多系統連接在一起的麻煩，使制造商和工程師能夠快速啟動他們的開發。而不是擁有廣泛，獨立技能組的工程師團隊，可以以更具成本效益的方式開發完整的產品包，同時大大縮短產品上市時間。