開發(fā)人員需要滿足各個(gè)市場(chǎng)對(duì)支持藍(lán)牙的便攜式多傳感器設(shè)計(jì)的快速增長(zhǎng)需求；但尋找有效解決方案一直是個(gè)挑戰(zhàn)。為了把握稍縱即逝的機(jī)會(huì)，除了滿足對(duì)超低功耗性能的基本要求之外，他們還必須能夠在設(shè)備到云端的物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 應(yīng)用中快速開發(fā)原型、評(píng)估和定制這類設(shè)計(jì)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

　　本文將介紹來自 ON Semiconductor 的超低功耗藍(lán)牙處理器片上系統(tǒng) （SoC），并展示該 SoC 或相關(guān)的系統(tǒng)級(jí)封裝 （SiP） 版本如何滿足對(duì)電池供電型設(shè)計(jì)的基本要求。相關(guān)的評(píng)估板和物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)環(huán)境可進(jìn)一步大幅簡(jiǎn)化開發(fā)多傳感器設(shè)備到云端應(yīng)用的過程。

　　低功耗藍(lán)牙應(yīng)用

　　在可穿戴健身設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備、照明、鎖具、電器、汽車等諸多智能產(chǎn)品應(yīng)用中，支持藍(lán)牙的電池供電型設(shè)備可提供連接和處理功能。用戶期望和競(jìng)爭(zhēng)壓力不斷驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)對(duì)更全面應(yīng)用的需求，而這些應(yīng)用需要由更多數(shù)量傳感器提供的更精確數(shù)據(jù)來推動(dòng)。在工業(yè)應(yīng)用等一些領(lǐng)域，多傳感器功能對(duì)于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)、沖擊、溫度及濕度水平或其他數(shù)據(jù)是必不可少的，而這些數(shù)據(jù)是確保員工安全、設(shè)備狀態(tài)或基本資產(chǎn)管理所必需的。

　　在用戶的日?；顒?dòng)中，這些設(shè)備不僅必須從多個(gè)傳感器可靠地傳輸數(shù)據(jù)，還必須減少頻繁更換電池或?yàn)殡姵爻潆姷男枨蟆＿@一點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)滿意的用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。同時(shí)，底層解決方案必須有助于降低電池供電型藍(lán)牙產(chǎn)品設(shè)計(jì)通常會(huì)帶來的相關(guān)成本和復(fù)雜性。

　　來自 ON Semiconductor 的 NCH-RSL10-101WC51-ABG RSL10 SoC 正是這樣一種解決方案，它能滿足超低功耗工作的要求，同時(shí)還為 SiP 和評(píng)估板提供了硬件基礎(chǔ)，幫助加快最終產(chǎn)品的開發(fā)。基于 RSL10 的集成解決方案可與 ON Semiconductor 軟件配合使用進(jìn)行定制開發(fā)，或者與 Digi-Key 的 DK IoT Studio 配合使用實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，讓開發(fā)人員能夠快速部署和評(píng)估超低功耗多傳感器應(yīng)用。

　　深入探討 RSL10 藍(lán)牙無(wú)線 SoC

　　RSL10 是一款藍(lán)牙 5 認(rèn)證無(wú)線 SoC，專為滿足可穿戴設(shè)備、移動(dòng)產(chǎn)品和其他互聯(lián)產(chǎn)品對(duì)超低功耗設(shè)計(jì)日益增長(zhǎng)的需求而設(shè)計(jì)。RSL10 具有一組全面的集成子系統(tǒng)和功能模塊，可提供單芯片解決方案，能夠滿足支持藍(lán)牙的典型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和可穿戴設(shè)備的要求（圖 1）。

圖 1：ON Semiconductor 的 RSL10 SoC 集成了處理器和無(wú)線電子系統(tǒng)，為藍(lán)牙 5 認(rèn)證設(shè)備提供了完整的超低功耗解決方案。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　該器件的主要處理模塊包括 Arm? Cortex?-M3 核心、專有 LPDSP32 32 位雙哈佛架構(gòu)數(shù)字信號(hào)處理 （DSP） 核心、完整的藍(lán)牙 5 認(rèn)證無(wú)線電子系統(tǒng) — 所有這些都由專用的共享存儲(chǔ)器區(qū)域提供支持。為了保護(hù)代碼和數(shù)據(jù)，有一個(gè) IP 模塊提供了相關(guān)機(jī)制，禁止從外部訪問器件的片上閃存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 （RAM） 或核心。除了全套標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)之外，該器件還提供了四通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC）、通用 IO （GPIO） 和音頻接口。通過使用一系列穩(wěn)壓器單獨(dú)為內(nèi)部功率域供電，該器件能以單一電壓源輸出 1.1 伏特到 3.3 伏特范圍的電壓。

　　雖然 RSL10 能夠支持各種 802.15.4 低數(shù)據(jù)速率無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng) （WPAN） 協(xié)議，但仍可通過內(nèi)置硬件和軟件的組合，提供全面的藍(lán)牙支持。硬件支持基于實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙物理層 （PHY） 的集成射頻 （RF） 前端搭建?；鶐?a target="_blank">控制器與射頻前端配合使用，為藍(lán)牙協(xié)議堆棧的數(shù)據(jù)包和幀處理層提供硬件支持。在這里，由一個(gè)很小的內(nèi)置軟件內(nèi)核提供事件和信息處理服務(wù)，用于射頻流量管理、信息交換和定時(shí)器功能。最后，藍(lán)牙庫(kù)和相關(guān)的配置文件庫(kù)在 Arm Cortex-M3 處理器上運(yùn)行，構(gòu)成了完整的應(yīng)用軟件藍(lán)牙堆棧（圖 2）。

圖 2：ON Semiconductor 的 RSL10 SoC 通過將在 Arm Cortex-M3 核心中運(yùn)行的軟件與專用硬件（包括基帶處理器和底層射頻前端）組合在一起，提供了完整的藍(lán)牙堆棧。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　軟件堆?；谏漕l前端和基帶處理器中的硬件支持構(gòu)建，將較低級(jí)別的低功耗藍(lán)牙 （BLE） 協(xié)議服務(wù)層組合在一起，包括邏輯鏈路控制和適配協(xié)議 （L2CAP）、屬性協(xié)議 （ATT）、安全管理器協(xié)議 （SMP）、用于定義連接的通用訪問配置文件 （GAP）、用于基于服務(wù)和特性定義數(shù)據(jù)交換的通用屬性配置文件 （GATT）。

　　除了此藍(lán)牙協(xié)議堆棧之外，RSL10 配置文件庫(kù)還支持在可穿戴設(shè)備應(yīng)用中經(jīng)常使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙配置文件（包括心率、葡萄糖監(jiān)測(cè)、血壓），并支持 Rezence 無(wú)線充電配置文件和人機(jī)界面設(shè)備 （HID），以及用于定位、跑步、騎車等應(yīng)用的配置文件。

　　高能效

　　對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，最重要的優(yōu)勢(shì)也許是 RSL10 消耗的電流相對(duì)較小，同時(shí)還以 62.5 至 2000 kbps 的數(shù)據(jù)速率提供藍(lán)牙連接。使用 1.25 伏特電源 （VBAT） 時(shí)，峰值接收 （Rx） 電流為 5.6 毫安 （mA），使用 3 伏特 VBAT 時(shí)，該電流僅為 3.0 毫安。在發(fā)射功率為 0 dBm（分貝數(shù)基準(zhǔn)為一毫瓦）的情況下，使用 1.25 伏特 VBAT 時(shí)的峰值發(fā)射 （Tx） 電流為 8.9 毫安，使用 3 伏特 VBAT 時(shí)的峰值發(fā)射電流僅為 4.6 毫安。

　　RSL10 通過其架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高能效，在 EEMBC 的 ULPMark 認(rèn)證測(cè)試中，其 Core Profile 分?jǐn)?shù)達(dá)到了 1090 分（使用 3 伏特電源時(shí)）和 1260 分（使用 2.1 伏特電源時(shí)），在行業(yè)中處于領(lǐng)先水平。

　　開發(fā)人員可通過在 RSL10 處于全速運(yùn)行模式時(shí)有選擇地禁用硬件模塊，或在空閑期間將器件置于低功耗待機(jī)或深度休眠模式，進(jìn)一步提升效率。值得注意的是，RSL10 自動(dòng)采用這些功率模式機(jī)制，在收發(fā)器事件之間保持 BLE 連接。因此，該器件能夠在所有三個(gè)藍(lán)牙廣告通道上執(zhí)行藍(lán)牙廣告操作，間隔為 5 秒，消耗的電流僅為 1.1 mA。

　　待機(jī)模式為開發(fā)人員提供了一種選擇，在器件持續(xù)保持低活動(dòng)量達(dá)幾百毫秒 （ms） 至僅幾毫秒的時(shí)間后進(jìn)入該模式，以節(jié)省電能。

　　在待機(jī)模式期間，RSL10 對(duì)邏輯和存儲(chǔ)器使用時(shí)鐘選通，并降低供電電壓，從而減少漏電電流，實(shí)現(xiàn)僅 30 mA 的典型功耗。由于片上電源電路保持活動(dòng)狀態(tài)，器件可以相對(duì)快速地恢復(fù)到工作狀態(tài)。

　　深度休眠模式提供了多個(gè)選項(xiàng)，在顯著降低功耗水平的同時(shí)，保持了響應(yīng)外部事件的能力。在此模式下工作時(shí)，該器件提供 8 KB 的 RAM 保持，并在使用 1.25 伏特 VBAT 的情況下僅消耗 300 毫微安 （nA） 電流，在使用 3 伏特 VBAT 的情況下僅消耗 100 nA 電流。當(dāng)處于最深度的休眠模式時(shí)，該器件在 1.25 伏特電壓下僅消耗 50 nA 電流（在使用 3 伏特 VBAT 時(shí)消耗 25 nA 電流），同時(shí)能夠喚醒，以響應(yīng)在專用 WAKEUP 引腳上接收的信號(hào)。

　　一體化設(shè)計(jì)

　　RSL10 的豐富功能有助于開發(fā)人員打造功率優(yōu)化的設(shè)計(jì)，同時(shí)不影響性能或藍(lán)牙連接。它的高集成度有助于簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)。集成電容器等特性消除了傳統(tǒng)的外部電容器要求，即將 32 kHz 晶體用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘 （RTC），或?qū)?48 MHz 晶體振蕩器用于射頻前端和主系統(tǒng)時(shí)鐘。因此，RSL10 只需少量外部元器件便可完成設(shè)計(jì)（圖 3）。

圖 3：如以上降壓模式工作配置所示，憑借高集成度，ON Semiconductor 的 RSL10 SoC 可以使用相對(duì)較少的元器件來提供完整的設(shè)計(jì)。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　該器件集成了多個(gè)可編程穩(wěn)壓器，用于為數(shù)字、存儲(chǔ)器和射頻前端模塊供電。充電泵提供了模擬模塊和閃存所需的更高電壓電平。借助這些集成的電源系統(tǒng)，該器件能以單一電源輸出 1.1 伏特至 3.3 伏特范圍的電壓。

　　當(dāng)電壓電平低于 1.4 伏特時(shí)，設(shè)計(jì)人員可使用內(nèi)部的低壓差 （LDO） 穩(wěn)壓器為器件供電。當(dāng)高于此電壓電平時(shí)，該器件的集成降壓轉(zhuǎn)換器可借助一個(gè)額外的電感器，幫助提升效率。這兩種電源配置的電路設(shè)計(jì)唯一區(qū)別是，在 LDO 模式下工作時(shí)，無(wú)需在 VCC 和 VDC 引腳之間使用額外電感器，如圖 3 所示。ON Semiconductor 會(huì)提供有關(guān) RSL10 的印刷電路板元器件貼裝和物理設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則。

　　使用 RSL10 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　對(duì)于沒有時(shí)間或資源來構(gòu)建這些硬件接口的開發(fā)人員，ON Semiconductor 的 NCH-RSL10-101S51-ACG RSL10 SiP 提供了有效的替代方案，用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定制硬件實(shí)現(xiàn)。RSL10 SiP 的外形尺寸為 6 mm x 8 mm x 1.5 mm，將 RSL10 SoC、無(wú)線電天線、全套必需元器件集成在單個(gè)封裝中。使用 RSL10 SiP，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⑼暾某凸乃{(lán)牙認(rèn)證硬件解決方案置入自己的設(shè)計(jì)中，并專注于滿足定制硬件要求。

　　同樣，ON Semiconductor 的 RSL10 軟件包也能幫助他們將軟件開發(fā)工作的重點(diǎn)放在定制要求上。ON Semiconductor 的 RSL10 軟件開發(fā)套件 （SDK） 基于 Arm Cortex 微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn) （CMSIS） 硬件抽象層 （HAL） 構(gòu)建，可提供在 RSL10 CMSIS-Pack 中分發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序、實(shí)用工具和樣例代碼（圖 4）。

圖 4：ON Semiconductor 的 RSL10 軟件環(huán)境在基準(zhǔn)軟件包中提供一系列的服務(wù)和實(shí)用工具，另外還提供其他軟件包，以支持藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　該軟件包提供了更專業(yè)的服務(wù)，包括藍(lán)牙支持、FreeRTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （RTOS） 和無(wú)線固件更新 （FOTA） 實(shí)用工具。此外，ON Semiconductor 還通過單獨(dú)的藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)軟件包和藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)開發(fā) （B-IDK） 軟件包，為更專業(yè)的功能提供支持。例如，B-IDK CMSIS-Pack 提供與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的服務(wù)，包括傳感器驅(qū)動(dòng)程序、云連接支持以及相關(guān)的應(yīng)用級(jí)軟件樣例。

　　要進(jìn)行定制開發(fā)，軟件工程師只需將基準(zhǔn)軟件包和可選軟件包載入集成開發(fā)環(huán)境 （IDE） 中便可。RSL10 軟件分發(fā)支持 ON Semiconductor 自有的 IDE，還支持 Arm Keil μVision 和 IAR Embedded Workbench 環(huán)境。加載軟件包之后，開發(fā)人員可以研究樣例應(yīng)用程序，學(xué)習(xí)關(guān)鍵特性的實(shí)現(xiàn)。

　　可隨時(shí)部署的 BLE 多傳感器板

　　通過將 RSL10 SiP 和 RSL10 SDK 配合使用，可以快速開始開發(fā)支持藍(lán)牙功能并可滿足嚴(yán)格的超低功耗工作要求的定制設(shè)備。但對(duì)于某些應(yīng)用，我們可能沒有，甚至不必要投入構(gòu)建定制解決方案所需的時(shí)間和資源。

　　例如，工業(yè)多傳感器監(jiān)控器或智能鎖和電燈開關(guān)可能需要一個(gè)支持藍(lán)牙的小型器件，該器件還要能夠延長(zhǎng)電池壽命，同時(shí)提供來自多種傳感器的數(shù)據(jù)。對(duì)于這些應(yīng)用，ON Semiconductor 的 RSL10-SENSE-GEVK 多傳感器評(píng)估套件能夠提供即時(shí)硬件解決方案。該評(píng)估套件的板件經(jīng)過國(guó)際認(rèn)證，能夠隨時(shí)在超低功耗應(yīng)用中部署。

　　RSL10-SENSE-GEVK 板包括 RSL10 SiP、多個(gè)傳感器、ON Semiconductor 的 N24RF64DWPT3G 64 KB 近場(chǎng)通信 （NFC） EEPROM、RGB LED、可編程按鈕。該板占用直徑不足 30 毫米的圓形基底面。這個(gè)基底面只比套件中包括的 CR2032 鈕扣電池和柔性 NFC 天線稍大一點(diǎn)（圖 5）。

圖 5：ON Semiconductor 的 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板將 RSL10 SiP 與可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中通常需要的一系列傳感器組合在一起。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　該評(píng)估板已預(yù)裝固件，適用于演示板上多個(gè)傳感器的工作情況，包括：

　　環(huán)境光傳感器 （ON Semiconductor NOA1305）

　　慣性測(cè)量裝置 （Bosch Sensortec BHI160），帶有三軸加速計(jì)和三軸陀螺儀

　　三軸數(shù)字地磁傳感器 （Bosch Sensortec BMM150）

　　環(huán)境傳感器 （Bosch Sensortec BME680），包括氣體、壓力、濕度和溫度傳感器

　　數(shù)字麥克風(fēng)

　　為了幫助開發(fā)人員使用 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板來快速評(píng)估傳感器集合和 RSL10 性能，ON Semiconductor 提供了 RSL10 Sense and Control 移動(dòng)應(yīng)用，可通過 Android 和 iOS 應(yīng)用商店獲取該應(yīng)用。

　　這款應(yīng)用在支持藍(lán)牙功能的移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行，讓開發(fā)人員能夠以不同的傳感器、采樣間隔和周期配置來監(jiān)控功耗，并監(jiān)控 RSL10 功率模式以及其他參數(shù)。在該應(yīng)用中設(shè)置所需的傳感器配置之后，該應(yīng)用將在一系列窗格中顯示結(jié)果（圖 6）。

圖 6：ON Semiconductor 的 RSL10 Sense and Control 移動(dòng)應(yīng)用提供了一種即用型解決方案，用于評(píng)估 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板的多傳感器性能。（圖片來源：ON Semiconductor）

　　開發(fā)人員可使用上文提及的 CMSIS-Pack 分發(fā)和 IDE 選項(xiàng)，查看和修改演示代碼。生成新固件之后，開發(fā)人員需要使用 10 引腳排針和適配器（例如 Tag-Connect 的 TC2050-IDC-NL）來加載映像。雖然該適配器未包括在 RSL10-SENSE-GEVK 多傳感器評(píng)估套件中，但套件的調(diào)試版本 RSL10-SENSE-DB-GEVK 提供了焊接的 10 引腳調(diào)試插頭以及 Segger Microcontroller Systems 用于連接此插頭的 J-Link LITE Cortex 調(diào)試器。

　　使用 DK IoT Studio 進(jìn)行快速開發(fā)

　　使用 RSL10-SENSE-GEVK 多傳感器評(píng)估板，我們無(wú)需為要求延遲電池壽命的各種多傳感器應(yīng)用進(jìn)行硬件開發(fā)。對(duì)于其中很多應(yīng)用，Digi-Key 提供了單獨(dú)的在線開發(fā)工具，因此無(wú)需進(jìn)行軟件編碼，便能快速開發(fā)原型甚至生產(chǎn)系統(tǒng)。DK IoT Studio 與 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板配合使用，可提供無(wú)代碼的開發(fā)方法，讓開發(fā)人員能夠快速部署完整的傳感器到云端應(yīng)用。

　　使用 DK IoT Studio 的圖形界面，開發(fā)人員能夠?qū)υ剡M(jìn)行拖放式操作，這些元素代表了在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用的眾多硬件和軟件項(xiàng)目。硬件元素涵蓋了單獨(dú)的 GPIO 引腳到完整的傳感器器件，包括 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板中包含的那些器件。軟件元素涵蓋了典型的低級(jí)功能（例如在任何程序中使用的循環(huán)和條件語(yǔ)句），一直到云服務(wù)接口。

　　使用這些元素的組合，開發(fā)人員能夠在 DK IoT Studio 圖形界面的單獨(dú)選項(xiàng)卡中，定義在 RSL10、輔助 DK IoT Studio 應(yīng)用中及在云端運(yùn)行的各種操作，而無(wú)需編寫任何軟件代碼。

　　這種方法的基礎(chǔ)是與任意元素關(guān)聯(lián)的一系列“能力”和“事件”。例如，BME680 集成環(huán)境傳感器具有一系列溫度、壓力和濕度讀取能力。其他功能元素（例如間隔元素）具有定期觸發(fā)事件的能力，這些事件則會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行元素能力。此外還有其他一些元素，代表了與支持藍(lán)牙功能的移動(dòng)設(shè)備（例如智能手機(jī)）的藍(lán)牙通信。

　　使用這種方法構(gòu)建應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，Digi-Key 提供了 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板的多個(gè)演示項(xiàng)目。例如，在 BME680 演示項(xiàng)目中，一個(gè)間隔元素觸發(fā)了 BME680 傳感器每 1000 毫秒讀取一次溫度、壓力和濕度的能力。接下來，每個(gè)傳感器輸出所關(guān)聯(lián)的藍(lán)牙元素導(dǎo)致這些傳感器讀數(shù)傳輸?shù)剿{(lán)牙設(shè)備（圖 7）。

圖 7：在 Digi-Key 的 DK IoT Studio 器件選項(xiàng)卡中，開發(fā)人員將元素組合在一起，定期從 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板上的環(huán)境傳感器讀取數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙連接將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷o助移動(dòng)應(yīng)用。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

　　在應(yīng)用選項(xiàng)卡中，開發(fā)人員可以在 Digi-Key 移動(dòng)應(yīng)用內(nèi)構(gòu)建用戶界面，用于顯示通過藍(lán)牙接收的數(shù)據(jù)。在 BME680 項(xiàng)目演示中，該應(yīng)用不僅顯示溫度、壓力和濕度，還將所有傳感器讀數(shù)發(fā)送至云元素（圖 8）。

圖 8：Digi-Key 的 DK IoT Studio 應(yīng)用選項(xiàng)卡提供了一個(gè)畫布，用于在相關(guān)移動(dòng)應(yīng)用中顯示傳感器數(shù)據(jù)，另外還提供了一個(gè)窗格，用于生成顯示的數(shù)據(jù)和在移動(dòng)應(yīng)用中執(zhí)行其他操作，例如將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

　　這種使用中間應(yīng)用以中繼方式將傳感器數(shù)據(jù)傳輸至云應(yīng)用，通常是為了避免需要從物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備直接連接到云端。對(duì)于需要內(nèi)置 Wi-Fi 通信功能的設(shè)備，當(dāng)然可以將傳感器數(shù)據(jù)直接發(fā)送至云端，DK IoT Studio 提供了 Wi-Fi 元素，以及其他支持這種方法的元素。無(wú)論哪一種情況，云操作都在云選項(xiàng)卡中指定。在本例中，溫度、壓力和濕度結(jié)果均存儲(chǔ)在 DK IoT Studio 附帶提供的云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)中（圖 9）。

圖 9：在 DK IoT Studio 的云選項(xiàng)卡中，開發(fā)人員定義基于云的操作，例如將傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云存儲(chǔ)中。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

　　完成設(shè)備、應(yīng)用和云角色的定義之后，用戶可通過點(diǎn)擊編譯圖標(biāo)，在 DK IoT Studio 中編譯項(xiàng)目。代碼生成之后，用戶可將生成的固件載入到 RSL10-SENSE-GEVK。這時(shí)，一個(gè)在用戶系統(tǒng)上運(yùn)行的小型實(shí)用工具可以完成從 DK IoT Studio 到連接至該系統(tǒng)的評(píng)估板的傳輸。應(yīng)用和云代碼集自動(dòng)保存在 DK IoT Studio 云環(huán)境中。

　　雖然這種方法無(wú)需開發(fā)應(yīng)用代碼，但要在一系列軟件例程中定義與每個(gè)元素相關(guān)聯(lián)的事件和能力，這些例程稱為嵌入式元件庫(kù) （EEL），并在 DK IoT Studio 開發(fā)環(huán)境中運(yùn)行。

　　例如，BME680 的“讀取溫度”能力會(huì)調(diào)用在 BME680 C 語(yǔ)言模塊中定義的抽象 bme680_get_sensor_（）（清單 1）。

　　BME680_Status_t BME680_GetTempData（ float *tempC ）

　 { _BME680_StartMeasurement（）; struct bme680_field_data data; int8_t retval = bme680_get_sensor_data（ &data， &_BME680_DriverConfig ）; if （ retval ！= 0 ） {?

ATMO_PLATFORM_DebugPrint（?

“Error getting sensor data！%d\r\n”， retval ）; *tempC = 0; } else { *tempC = data.temperature / 100.0; } _BME680_Sleep（）; return BME680_Status_Success; }

　　清單 1：在 DK IoT Studio 圖形界面底層，與每個(gè)元素關(guān)聯(lián)的代碼可實(shí)現(xiàn)特定的功能，例如在每次觸發(fā)“讀取溫度”能力時(shí)都會(huì)調(diào)用的以上函數(shù)。（代碼來源：Digi-Key Electronics）

　　同一模塊中的低級(jí)例程實(shí)現(xiàn)了位處理操作，這些操作需要用于從更低級(jí)例程 bme680_get_regs（） 所讀取的傳感器寄存器中提取所需的數(shù)據(jù)（清單 2）。

　　static int8_t read_field_data（ struct bme680_field_data *data， struct bme680_dev *dev ） {

　　int8_t rslt;

　　uint8_t buff［BME680_FIELD_LENGTH］ = { 0 };

　　uint8_t gas_range;

　　uint32_t adc_temp;

　　uint32_t adc_pres;

　　uint16_t adc_hum;

　　uint16_t adc_gas_res;

　　uint8_t tries = 10;

　　rslt = null_ptr_check（ dev ）;

　　do

　　{

　　if （ rslt == BME680_OK ）

　　{

　　rslt = bme680_get_regs（ （ （ uint8_t ） （ BME680_FIELD0_ADDR ） ）， buff， （ uint16_t ） BME680_FIELD_LENGTH，

　　dev ）;

　　data-》status = buff［0］ & BME680_NEW_DATA_MSK;

　　data-》gas_index = buff［0］ & BME680_GAS_INDEX_MSK;

　　data-》meas_index = buff［1］;

　　adc_pres = （ uint32_t ） （ （ （ uint32_t ） buff［2］ * 4096 ） | （ （ uint32_t ） buff［3］ * 16 ）

　　| （ （ uint32_t ） buff［4］ / 16 ） ）;

　　adc_temp = （ uint32_t ） （ （ （ uint32_t ） buff［5］ * 4096 ） | （ （ uint32_t ） buff［6］ * 16 ）

　　| （ （ uint32_t ） buff［7］ / 16 ） ）;

　　adc_hum = （ uint16_t ） （ （ （ uint32_t ） buff［8］ * 256 ） | （ uint32_t ） buff［9］ ）;

　　adc_gas_res = （ uint16_t ） （ （ uint32_t ） buff［13］ * 4 | （ （ （ uint32_t ） buff［14］ ） / 64 ） ）;

　　gas_range = buff［14］ & BME680_GAS_RANGE_MSK;

　　data-》status |= buff［14］ & BME680_GASM_VALID_MSK;

　　data-》status |= buff［14］ & BME680_HEAT_STAB_MSK;

　　if （ data-》status & BME680_NEW_DATA_MSK ）

　　{ data-》temperature = calc_temperature（ adc_temp， dev ）;

　　data-》pressure = calc_pressure（ adc_pres， dev ）;

　　data-》humidity = calc_humidity（ adc_hum， dev ）;

　　data-》gas_resistance = calc_gas_resistance（ adc_gas_res， gas_range， dev ）;

　　break;

　　}

　　dev-》delay_ms（ BME680_POLL_PERIOD_MS ）;

　　} tries--;

　　} while （ tries ）;

　　if （ ！tries ） {

　　rslt = BME680_W_NO_NEW_DATA;

　　} return rslt; }

　　清單 2：與 DK IoT Studio 中的每個(gè)元素關(guān)聯(lián)的代碼將來自更高級(jí)服務(wù)的更抽象函數(shù)調(diào)用轉(zhuǎn)換為具體操作，例如從環(huán)境傳感器寄存器提取數(shù)據(jù)。（代碼來源：Digi-Key Electronics）

　　正如上文所述，元素提供了各種方法，例如通常由軟件開發(fā)人員使用的條件語(yǔ)句，以及通常由硬件開發(fā)人員使用的 GPIO 控制。在 DK IoT Studio 環(huán)境中，相應(yīng)的元素提供了簡(jiǎn)單的拖放式方法，用于測(cè)試條件和執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如，另一個(gè)演示項(xiàng)目展示了當(dāng) RSL10-SENSE-GEVK 板的環(huán)境光傳感器輸出超過某個(gè)指定值時(shí)，如何開啟板上的 LED（圖 10）。

圖 10：DK IoT Studio 提供了必要的元素來執(zhí)行更抽象的邏輯，例如值檢驗(yàn)以及各種低級(jí)操作，包括設(shè)置與 ON Semiconductor 的 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板上的 LED 相關(guān)聯(lián)的 GPIO。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

　　在云端，可以使用類似的測(cè)試為移動(dòng)應(yīng)用生成元數(shù)據(jù)。這種情況下，可在應(yīng)用中使用元數(shù)據(jù)來設(shè)置警報(bào)圖標(biāo)，指示傳感器檢測(cè)到的問題（圖 11）。

圖 11：DK IoT Studio 支持在云端和移動(dòng)應(yīng)用中執(zhí)行更復(fù)雜的操作，例如這種為應(yīng)用設(shè)置狀態(tài)元數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)保留到云存儲(chǔ)的條件檢查。（圖片來源：Digi-Key Electronics）

　　在執(zhí)行負(fù)責(zé)開關(guān) LED 的底層代碼之后，需要進(jìn)行一系列的調(diào)用，從調(diào)用與底層環(huán)境中的該事件相關(guān)的更高級(jí)別函數(shù)開始。該函數(shù) SetPinState 是在初始化過程中設(shè)置的一個(gè)函數(shù)指針，其指向?qū)崿F(xiàn)所需功能的更低級(jí)別函數(shù) ATMO_ONSEMI_GPIO_SetPinState（），最終調(diào)用 ON Semiconductor 的 RSL10 SDK 庫(kù)函數(shù) Sys_DIO_Config（） 設(shè)置指定的引腳（清單 3）。

　 ATMO_GPIO_Status_t ATMO_GPIO_SetPinState（ ATMO_DriverInstanceHandle_t instance， ATMO_GPIO_Device_Pin_t pin， ATMO_GPIO_PinState_t state ） { if （ ?。?instance 《 numberOfGPIODriverInstance ） ） { return ATMO_GPIO_Status_Invalid; } return gpioInstances［instance］-》SetPinState（ gpioInstancesData［instance］， pin， state ）; }

　　清單 3：DK IoT Studio 提供了一組在更低級(jí)別服務(wù)層實(shí)現(xiàn)的常見抽象，以實(shí)現(xiàn)硬件特定的操作，例如設(shè)置 GPIO 位。（代碼來源：Digi-Key Electronics）

　　為了充分體現(xiàn)簡(jiǎn)易性，DK IoT Studio 提供了高度靈活的開發(fā)環(huán)境。開發(fā)人員可依賴元素的 EEL 代碼，這些代碼既可按原樣使用，也可根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行修改。在開發(fā)過程中，DK IoT Studio 的器件選項(xiàng)卡提供了一個(gè)面板，包含與放置在選項(xiàng)卡畫布上的元素相關(guān)聯(lián)的底層高級(jí)別代碼（如圖 7 所示）。對(duì)于需要一些特殊處理的應(yīng)用，開發(fā)人員可以在該面板中即時(shí)修改代碼。其他功能，例如“函數(shù)”元素，可在代碼中添加空函數(shù)定義，以便開發(fā)人員利用環(huán)境中的可用功能和函數(shù)來補(bǔ)充執(zhí)行。

　　實(shí)際上，DK IoT Studio 的方法將無(wú)代碼拖放式開發(fā)的簡(jiǎn)易性與靈活性和性能結(jié)合在一起，唯一的限制是底層硬件設(shè)備的內(nèi)存大小和處理器能力。這種方法用于 RSL10-SENSE-GEVK 板，讓開發(fā)人員能夠快速部署功能全面且具有設(shè)備到云端連接和移動(dòng)應(yīng)用支持的原型。

　　總結(jié)

　　多傳感器設(shè)備的新型應(yīng)用在各個(gè)市場(chǎng)上層出不窮，包括在消費(fèi)、汽車和工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于其中很多應(yīng)用，藍(lán)牙連接和更長(zhǎng)的電池壽命至關(guān)重要，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要支持性生態(tài)系統(tǒng)能夠提供靈活的設(shè)計(jì)方法，以應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期存在的上市時(shí)間壓力。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，ON Semiconductor 推出了 RSL10 SoC、RSL10 SiP 和 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板，它們提供了一系列解決方案，分別符合定制設(shè)計(jì)、集成模塊和完整的多傳感器解決方案的需求。借助這些硬件平臺(tái)，開發(fā)人員可以利用 RSL10 軟件開發(fā)套件和相關(guān)的軟件分發(fā)包來實(shí)現(xiàn)定制應(yīng)用。

　　為了幫助快速開發(fā)設(shè)備到云端多傳感器應(yīng)用，可結(jié)合使用 ON Semiconductor 的 RSL10-SENSE-GEVK 評(píng)估板和 DK IoT Studio IDE，提供功能強(qiáng)大的快速開發(fā)平臺(tái)，在完整的設(shè)備到云端應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)超低功耗的多傳感器解決方案。綜合運(yùn)用 RSL10 硬件和可用的軟件選項(xiàng)，獲取高度靈活的平臺(tái)，用于開發(fā)和部署能夠滿足更長(zhǎng)電池壽命要求的藍(lán)牙認(rèn)證設(shè)備。