STM32 Nucleo-64 开发板连接 RW007 WiFi 模块

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。

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

原理图下载：STM32 Nucleo (64 pins) schematics

更多相关信息资料见 ST 官网详情页：STM32 Nucleo-64 development board with STM32F401RE MCU

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。

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

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。

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）
5. 开发常用软件（git、Keil5、串口调试等）
6. 一颗爱折腾的心

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……

电路连接示意图如下：

各 IO 接口与功能之间的对应关系表：

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.

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

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。

附 Menuconfig 常用操作按键：

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：

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：

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：

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：

RW007 软件包 Github 仓库链接：RT-Thread-packages/rw007: RW007 (SPI Wi-Fi module) driver for RT-Thread

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：

接着配置 SPI 控制 IO，各管脚号依次按下表填入：

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：

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：

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：

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：

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：

切换至 Debug 选项卡，选择 ST-Link Debugger 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：

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，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：

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。

• 运行后串口无输出？

  1. 检查开发板与电脑的连接是否正常
  2. 检查串口工具参数配置，应为 115200, 8, 1, None
  3. 确保 Menuconfig 中选中 UART2

• 运行出现 wspi device not found

  确认 RW007 软件包中总线的设备名为 spi1，否则会导致设备挂载失败。

五、总结

文章略长，为了能巨细无遗地描述清楚使用 RW007 的每一步骤，难以避免出现大量冗余、甚至过于臃肿，但如果你一步步操作下来，会发现实际上过程并不算繁杂。

得益于 RT-Thread 对系统功能的抽象化、组件化，避免了重复造轮子的工作，这时如何用轮子、用好轮子，就是值得投入时间精力的一件事情了，但一想到能提高嵌入式软件的可复用性、规范性，我认为这些付出是值得的。

• Previous
  select() 学习笔记
• Next
  硬核音频系列（三）—— 线性淡入淡出