ARM 处理器的嵌入式新浪微博客户端设计※

张佳进，陈立畅，谭雅青，唐君君，聂剑锋

（1.云南农业大学 基础与信息工程学院，昆明650201；2.云南农业大学 机电工程技术学院）

张佳进（讲师），研究方向为嵌入式系统、计算机测控；陈立畅（讲师），研究方向为智能信息处理。

引 言

随着物联网技术的迅速发展，许多嵌入式系统具备了联网功能，为方便系统开发者集中监控和管理远程嵌入式系统，同时方便其他PC网上用户或智能手机App能够获取嵌入式系统数据，实现远程读数与控制［1－3］，本文提出了以STM32F103RC 处理器为核心，结合WIZnet公司的W5500 以太网接口芯片，利用新浪微博的二次开发接口［4］，设计了嵌入式新浪微博客户端，从而实现社交网络与嵌入式硬件系统的互动，可以把人与人的关系拓展到人与物的关系、物与物的关系。本系统结构如图1所示。

图1 系统整体结构

1 系统主要硬件介绍

1.1 STM32F103RC微控制器

STM32F103RC 是 基 于Cortex－M3 内 核 的32 位ARM 处理器芯片，其工作频率可达72 MHz；内置高速大容量存储器（512KB Flash、64KB RAM）；丰富的增强I／O端口和外设资源，包括2 个12 通道DMA 控制器、5 路USART、3路SPI以及12位的ADC、DAC、FSMC、SDIO、USB、CAN 总线、I2C 总线等；具有标准和先进的通信接口；提供可编程电压检测器（PVD），保证整个系统的稳定工作，具备较强的抗干扰能力。STM32F103RC 广泛应用于医疗、手持终端、智能仪器仪表、计算机测控等领域［5］。

1.2 W5500以太网控制器

W5500是一款全硬件TCP／IP嵌入式以太网控制器，使用硬件逻辑门电路实现TCP／IP协议栈的传输层及网络层（包括TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP、IGMP、PPPoE 等协议），并集成了数据链路层、物理层，以及32KB片上RAM作为数据收发缓存器。从而把网络数据流量的处理工作全部转移到W5500集成硬件中进行，使得嵌入式主控芯片MCU 只需承担TCP／IP应用层控制信息的处理任务，从而大幅减少了上位机对于数据复制、协议处理和中断处理等方面的工作量，提升了系统利用率及可靠性。

在操作过程中，可以把W5500作为MCU 的一个外设RAM 来使用，操作简单方便。另外，W5500提供网络唤醒及省电模式供客户选用，从而降低系统功耗；还提供了SPI串行接口，能够很容易实现与外设MCU 的整合，为嵌入式系统提供了简易的互联网接入方案。图2 为W5500硬件系统结构［6］。

图2 W5500硬件系统结构

2 嵌入式微博客户端硬件评估板

图3为嵌入式微博客户端硬件评估板，其系统结构和主要电路原理图分别见图4～图6，该系统主要包括以下模块：

①USB 电 源、RS232 通 信模块；

②RESET 复位模块，复位MCU；

③AT24C16EEPROM 存储模块，存储系统参数等信息；

图3 嵌入式微博客户端硬件测试板

图4 嵌入式微博客户端硬件系统原理

④W5500模块，实现以太网接口功能；

⑤STM32F103RC ARM 处理器；

⑥RJ45以太网硬件接口模块；

⑦JTAG 程序下载接口模块。

3 嵌入式微博客户端软件实现

3.1 ARM CPU软件开发环境构建

为了方便ARM Cortex系列CPU 的开发，本文采用了IAR Embedded Workbench for ARM，32K Kick start Edition，它是一个针对ARM 处理器的集成开发环境，包含编辑器、项目管理器、C／C＋＋编译器和ARM 汇编器等。

3.2 W5500的配置与开发

W5500可以配置为TCP、UDP、IPRAW、PPPoE模式进行数据的发送或接收，在本文中只介绍TCP和新浪微博服务器的通信流程。由于W5500已经固化了TCP／IP协议栈，因此只需创建Socket接口即可实现网络通信，从而大幅简化了软件设计流程。W5500支持服务器和客户端模式，在本系统中，W5500扮演了客户端模式，其工作原理略——编者注。

3.3 嵌入式客户端代码

在STM32F103RC处理器中，嵌入式新浪微博客户端与微博服务器的数据通信C语言示例代码如下：

图5 测试板STM32F103RC电路图

图6 测试板W5500电路图

4 嵌入式微博客户端测试结果

在本系统测试案例中，STM32F103RC使用了SHT11数字温湿度传感器和BH1750光照度传感器对客厅的温湿度与光线亮度进行测量采集，并通过W5500把数据发送到新浪微博。

例如在2014年5月11日15：50，客厅的温度是25.5℃、湿度46%、光线亮度为431Lux，其测试结果略——编者注。

多次测试表明，以W5500为核心的嵌入式新浪微博客户端具有功耗低、实时性好、稳定可靠等特点。

结 语

本文采用STM32F103RC 处理器和以太网接口芯片W5500，同时结合新浪微博二次开发接口，设计了嵌入式新浪微博客户端，目的是实现微博社交网络与智能嵌入式系统的交流互动，虽然本文采用的社交网络是新浪微博，但是通过适当修改和拓展客户端ARM 程序后，可以把本系统移植到拥有众多用户的微信平台上，从而进一步打造创新型智能硬件系统。

编者注：本文为期刊缩略版，全文见本刊网站www.mesnet.com.cn。

［1］孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络［M］.北京：清华大学出版社，2005.

［2］陈海生，邓锐，王峰，等.可复用的基于ARM 的W5100底层驱动设计［J］.单片机与嵌入式系统应用，2013，13（3）：39－42.

［3］D Zeng，S Guo，Z Cheng.The web of things：A survey［J］.Journal of Communications，2011，6（6）：424－438.

［4］微 博 开 发 平 台［EB／OL］.［2015－01］.http：／／open.weibo.com／.

［5］彭刚，秦志强.STM32 系列嵌入式微控制器应用实践［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［6］W5500［EB／OL］.［2015－01］.http：／／wizwiki.net／wiki／doku.php？id＝products.