STM32 Nucleo-64 开发板连接 RW007 WiFi 模块

发布于 2019-03-01 17:32:31 浏览：5481 订阅该版

[tocm]

* 本帖最后由 国际哥 于 2019-3-1 21:46 编辑 *

RW007 刚发布不久，我便拿到了模块实物，并用开发板玩了起来，然而在使用过程中频频碰壁、踩了不少坑，觉得有必要记录下来，为后人栽树。

### 一、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`。

![图1 STM32F401 Nucleo-64](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/en.nucleo-F4.jpg "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](https://www.st.com/resource/en/user_manual/dm00105928.pdf)

原理图下载：[STM32 Nucleo (64 pins) schematics](https://www.st.com/resource/en/schematic_pack/nucleo_64pins_sch.zip)

*更多相关信息资料见 ST 官网详情页：[STM32 Nucleo-64 development board with STM32F401RE MCU](https://www.st.com/zh/evaluation-tools/nucleo-f401re.html)*

#### 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。

![图2 RW007 WiFi 模块](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/rtt-rw007.jpg "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](https://mp.weixin.qq.com/s/HYHoMnOhzad2m6IBS2Z-Qg)*

##### 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。

### 二、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](https://www.rt-thread.org/document/site/programming-manual/env/env/)）
5. 开发常用软件（git、Keil5、串口调试等）
6. 一颗爱折腾的心

![图3 准备工作](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/prepare-work.jpg "准备工作")

#### 用的是其他 STM32 开发板？

在文章后半部分，我会以 STM32F401 Nucleo-64 开发板为例，介绍工程配置过程，但这并不意味着只能在这个板子上使用 RW007，事实上，只要抓住配置过程中的几个核心步骤，本文同样适用于其余 STM32 开发板。

所谓的「核心步骤」，是指跟硬件特定芯片型号相关选项，包括下面要将要提到的：

1. 芯片型号的选择
2. 时钟源与主频配置
3. 调试串口 UART 外设选择
4. RW007 驱动 SPI 外设和引脚选择

*关于 UART 和 SPI 设备和引脚选择，bsp 的 README 中给出了「IO 在板级支持包中的映射情况」，再结合原理图上开发板与模块的连接，得到具体设备号和引脚。*

通过 datasheet 和原理图明确以上这些信息，并在配置时做出相应修改，便能使程序兼容你的板子。

### 三、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……

![图4 开发板连接模块](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/2220bff566f98f35eadbbc66f3781dc.jpg "开发板连接模块")

电路连接示意图如下：

![图5 电路连接示意图](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/line-connect.png "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          | 21           | D13              | BOOT0/CLK |
| PA6          | 22           | D12              | MISO      |
| PA7          | 23           | D11              | MOSI      |
| PB6          | 58           | D10              | BOOT1/CS  |
| PC7          | 38           | D9               | INT/BUSY  |
| PA9          | 42           | D8               | RESET     |

#### 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.](https://github.com/RT-Thread/rt-thread)

打开 `rt-thread\bsp` 目录，能看到 RT-Thread 所支持的所有芯片类型，STM32 作为使用最多的 MCU，当然也在列表内，把 RT-Thread 在 STM32 上跑起来应该不是一件难事，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 `stm32f4xx-HAL`，Github 仓库链接：[rt-thread/bsp/stm32f4xx-HAL at master · RT-Thread/rt-thread](https://github.com/RT-Thread/rt-thread/tree/master/bsp/stm32f4xx-HAL)

进入 `rt-thread\bsp\stm32f4xx-HAL` 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：

*提示：`stm32f40x` 为老版本 bsp，请使用新架构的 `stm32f4xx-HAL`。*

![图6 menuconfig 界面](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/5eac4fbaa5fdd5df9a1db2e6ba16302.png "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. 选择芯片型号**

`stm32f4xx-HAL` 为 M4 通用 bsp，使用前必须指定具体型号，进入 `Device type` 选项，在列表下方选择 `STM32F401RE`：

![图7 选择芯片型号](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/device-type.png "选择芯片型号")

**2. 配置内部时钟**

由于 Nucleo 开发板没有焊接外部晶振，需要使能 STM32 的内部高速时钟（HSI），勾选 `Using HSI as clock source`，并把下方的 `System Clock Value` 时钟频率改为 84000000（84MHz）—— STM32F401RE 的最大主频：

![图8 使能 HSI](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/ebdd3f679c2b86762bdab8e9feb29e4.png "使能 HSI")

![图9 配置时钟频率](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/frequency-set.png "配置时钟频率")

**3. 开启调试串口**

FinSH 控制台组件依赖串口设备工作，通过原理图得知板载 USB 串口接在 UART2，勾选 `Using UART2` 选项，开启调试串口，同时取消其他没有用到的串口：

![图10 开启调试串口](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/open-uart2.png "开启调试串口")

**4. 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：依次进入 `RT-Thread online packages  ---> `、`IoT - internet of things  --->`、`Wi-Fi  --->`，勾选 `rw007: SPI WIFI rw007 driver  --->` 选项：

![图11 使用 RW007 软件包](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/use-rw007-pkg.png "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](https://github.com/RT-Thread-packages/rw007)*

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`：

![图12 更改 SPI 总线名称](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/change-spi-bus-name.png "更改 SPI 总线名称")

接着配置 SPI 控制 IO，各管脚号依次按下表填入：

| 引脚号 | 功能                                  |
|-------|---------------------------------------|
| 58    | CS pin index                          |
| 21    | BOOT0 pin index (same as spi clk pin) |
| 58    | BOOT1 pin index (same as spi cs pin)  |
| 38    | INT/BUSY pin index                    |
| 42    | RESET pin index                       |

![图13 配置 SPI 引脚](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/spi-pin-set.png "配置 SPI 引脚")

**注意：**

* **这里使用纯数字表示管脚号，是指芯片封装的管脚排列序号，在数据手册的封装图中能看到，与常见的 `PAx`、`PBx` 表示法稍有区别。**
* **管脚号必须严格按照原理图来配置（开发板与模块的硬件连接），否则会导致系统初始化失败，程序出错！**

**5. 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`：

![图14 开启 WiFi 框架](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/using-wifi-framework.png "开启 WiFi 框架")

**6. 保存 Menuconfig 配置**

完成了上面的 5 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：

![图15 保存 Menuconfig 配置](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/save-menuconfig.png "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：

![图 下载更新本地软件包](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/9f3e3cfb09286801ec2cfca85e64cb6.png "下载更新本地软件包")

**2. 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：

![图 生成 MDK5 项目文件](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/1643ded5909a7c64b6dca74534bceda.png "生成 MDK5 项目文件")

**3. 配置 Keil 工程选项**

使用 Keil5 打开 bsp 目录下生成的工程文件 `project.uvprojx`，在工程选项 `Options for Target 'rt-thread_stm32f4xx'` 中完成如下配置：

切换至 `Device` 选项卡，选择设备型号 `STM32F401RETx`：

![图 选择芯片型号](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/015d21d32f6d47009cd46b0c1233e48.png "选择芯片型号")

切换至 `Debug` 选项卡，选择 `ST-Link Debugger` 调试器：

![图 选择调试器](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/117fc5b1a7359459750997d78df6c88.png "选择调试器")

同时点击旁边的 `Settings` 按钮，在 `Flash Download` 选项卡中勾选 `Reset and Run`：

![图 勾选复位启动](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/b2752b88ca1c227f6c2100616b6be85.png "勾选复位启动")

**注意：每次修改 Menuconfig 后都需要重新生成 MDK5 工程文件，且重新配置 Keil 工程选项，否则会产生严重编译错误（也就几百个 errors 这样子吧）！**

*想偷懒的话，不妨试试我已经配置好的 BSP：[rw007_stm32f4xx-HAL.7z - 提取码: hxig](https://pan.baidu.com/s/1RAfIJQt65Ibe-faRq7tAVA)，如果软件包不是最新，可以手动从 Github 下载代码覆盖更新。*

**4. 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

勾选 `Reset and Run` 选项后，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, None`。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  1 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

rw007  sn: [rw0072795b24400ad48]
rw007 ver: [1.2.0]

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：

![图 测试模块功能](https://raw.githubusercontent.com/shaoguoji/blogpic/master/post-img/run-test.gif "测试模块功能")

### 四、常见问题与解决方法

* **没看到 Device type 选项？**

估计是 BSP 没选对，检查所使用的 BSP 是否为最新版本，一些旧版本 SDK 的 Menuconfig 就没有 Device type 选项。

* **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 编出一堆错误？**

查看 Keil 工程选项的设备型号是否正确，MDK 与 IAR scons 生成完成工程之后，一定要在工程中手动选择一次芯片信号，否则会产生严重编译错误。