极海国产芯|基于APM32F407的Compute Module

只看该作者 · 2022-10-12 14:29

本帖最后由 susutata 于 2022-10-14 12:40 编辑

#申请原创#
@21小跑堂

01 前言
不知不觉，缺芯已经持续很长一段时间了，芯片价格飞涨，各种M4、M7系列开发板的价格也是水涨船高。作为一个DIYer，不知大家手里还有多少存货，反正我囤的“小芯库”是见底了。一个应用方案或开发板上用一颗甚至好几颗MCU的奢侈年代已经一去不复返，但也因此萌生了使用国产优质芯片做“核心模块板”的想法。

刚好拿到前不久申请的几颗极海APM32F407ZGT6样品，就准备用来试试水。仿照Raspberry PI Compute Module做一个基于APM32F407的Compute Module板。

02 整体设计

MCS Compute Module 1（以下简称CM1）是一个使用ARM Cortex-M4 32位微控制器作为核心，拥有板载WIFI & BLE 5.0、Ethernet接口的计算模块。同时用B2B接口保留407大多数外设核心功能，以满足不同开发底板的需求。

## 核心配置

极海 APM32F407ZGT6 168MHz 32-bit ARM Cortex-M4 CPU
内部192KB + 外部2MB SRAM
1MB Flash存储
支持 IEEE 802.3的百兆以太网PHY
支持 2.4 GHz Wi-Fi和Bluetooth 5.0(LE)
支持USB 2.0
支持SWD接口下载APM32F407程序
支持USB-JTAG下载ESP32 C3程序

## B2B接口
B2B接口设计成统一的，保证后续设计的CM2、3、4等，能够在不同扩展板上兼容使用。

高速	低速
LCD 8080接口 x 1	GPIO x 10
DCMI-14bit接口 x 1	UART x 2
Ethernet接口 x 1	I2S x 1
OTG_HS接口 x 1	CAN x 2
OTG_FS接口 x 1	I2C x 1
	SPI x 1
	TIMER通道 x 10
	TIMER互补通道组 x 1
	SDIO-8bit接口 x 1
	DAC通道 x 2
	ADC通道 x 6

03 硬件设计
## 原理图
模块各部分原理连接图。

## PCB
绘制PCB图，用BGA封装的估计好布线些，建议官方出些不同封装的芯片，满足不同应用场景的需求。

04 点个灯
板子做好时，发现RT-Thread 4.1版本已经支持APM32F407系列开发，那话不多说，直接用RT-Thread Studio上操作系统点灯。
## 安装SDK
因为是自己设计的开发板，这里使用芯片支持包开发。

## 安装JLINK支持
JLINK v7.8以上版本已经支持APM32各系列，不想下载仿真时再多选几个选项的同学可以装个最新版。

## 创建项目
CM1用到的是APM32F407ZGT6，那么这里的芯片型号也是选APM32F407ZGT6，而RT-Thread选择4.1.0版本。

## 编写代码
### 应用程序
在main.c文件中加入LED闪烁和打印“Hello RT-Thread!”的代码。

### 配置晶振
要留意system_apm32f4xx.c默认使用外部晶振，且配置为8MHz的。因为CM1使用的是25MHz外部晶振，所以需要修改对应值。
### 下载和调试
编译下载后，启动RT-Thread Studio的串行终端，可以看到串口打印的字符串。

完成点灯。

05 上个云
设备要上云，肯定需要联网媒介，这里使用板载的ESP32 C3 WROOM模块，并写入ESP官方AT固件。
## 配置ESP32 C3
ESP官方AT固件可以从gitee获取：
https://gitee.com/EspressifSystems/esp-at

AT固件默认使用ESP32 C3 UART1进行AT指令通信。而CM1是采用APM32F407 USART3与ESP32 C3 WROOM UART0通信的方式。所以需要修改官方固件配置。

修改默认UART口为UART0。

配置不从UART0输出log信息，然后重新编译下载到ESP32 C3即可。

最后从ESP32 C3 WROOM预留的调试串口发个"AT"字符，有回应就表示OK了。具体支持的AT指令可以查看官方手册。

## AT Device软件包
接下来就是使用APM32F407控制ESP32 C3 WROOM联网，这里就不重复造轮子了，直接在RT-Thread Studio上使用AT Device软件包（感谢RT-Thread团队）。

### 添加软件包
打开RT-Thread Settings，添加AT Device软件包。

### 配置软件包
配置at device软件包和UART设备驱动组件，并保存配置文件，WIFI和串口信息要根据自己设备的情况配置哦。

### 修改官方代码
官方代码还不很完善，自己添加用于透传的UART3配置。

### 编译下载
编译后重新下载，可以看到At device通信成功。

## OneNet平台创建MQTT产品和设备
用到的云平台还是熟悉的OneNet平台，OneNet平台的操作有很多文章介绍了，大家可以参考官方文档。
https://open.iot.10086.cn/doc/multiprotocol/book/get-start/product&device/product-create.html

这里要注意的是，使用旧版“多协议接入”创建MQTT产品。不要问为什么不使用新版，问就是催更RT-Thread团队。创建完成后记录设备ID、鉴权信息、设备API Key、产品ID和产品API Key等信息。