ubxlib快速入門

本文作者 | Magnus Johansson，u-blox短程通信產(chǎn)品戰(zhàn)略部；Harald Kroell，u-blox蜂窩產(chǎn)品管理

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備日漸復(fù)雜，廣大產(chǎn)品開發(fā)人員必須學(xué)習(xí)更多技術(shù)才能應(yīng)對各種挑戰(zhàn)，但是每種技術(shù)都存在其固有的挑戰(zhàn)和復(fù)雜性。

在本文中，我們將介紹u-blox最新發(fā)布的ubxlib庫，幫助您簡化應(yīng)用開發(fā)、降低出錯風(fēng)險并縮短產(chǎn)品上市時間。您會看到我們?nèi)绾问褂胾bxlib（可通過Github下載）構(gòu)建復(fù)雜的多傳感器解決方案，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為商用室內(nèi)傳感設(shè)備或環(huán)境傳感設(shè)備。

01.由簡入繁

過去幾十年間，我們親眼見證了物聯(lián)網(wǎng)從誕生到成熟的發(fā)展歷程。物聯(lián)網(wǎng)從支持典型的單用途設(shè)備（如聯(lián)網(wǎng)煙霧報警器），發(fā)展到為高度復(fù)雜、緊密集成的多功能解決方案（如語音控制式個人助理）提供支持，速度驚人。城市中部署的監(jiān)測城市污染狀況的環(huán)境傳感器，就是一種簡單但常見的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

過去，此類設(shè)備可能包含多個傳感器，以及一張用來存儲所收集的數(shù)據(jù)的存儲卡。后來，人們在這些設(shè)備上添加了蜂窩通信調(diào)制解調(diào)器，支持其自主將數(shù)據(jù)上傳到云端。

時至今日，環(huán)境傳感器的復(fù)雜度大幅度提高，可能包括：

一個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)，用來為感測到的數(shù)據(jù)添加準(zhǔn)確的時間戳和地理標(biāo)簽；

一個Wi-Fi模塊，用來在其檢測范圍內(nèi)有Wi-Fi接入點時傳輸數(shù)據(jù)；

以及一個藍(lán)牙模塊，以便通過智能手機(jī)配置感測解決方案。

這些設(shè)備上可能還配有其他許多傳感器，例如用來跟蹤運動的加速計和陀螺儀，可以提供額外的相關(guān)信息，或者為機(jī)器學(xué)習(xí)算法提供數(shù)據(jù)，從而利用邊緣AI直接在設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

為了將所有這些技術(shù)集成到一款主機(jī)應(yīng)用中，應(yīng)用開發(fā)人員通常必須能自如地使用一系列不同的AT命令集，以配置蜂窩通信調(diào)制解調(diào)器、藍(lán)牙和Wi-Fi模塊、GNSS接收機(jī)等。

這不僅會明顯拖慢一款聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的上市時間，而且每多一種技術(shù)，設(shè)備上運行的應(yīng)用軟件中出現(xiàn)配置錯誤、程序錯誤或安全漏洞的可能性就會更高。

02.借助ubxlib簡化開發(fā)體驗

ubxlib正是應(yīng)此而生，這款解決方案為開發(fā)人員提供了一個致力于化解這些難題、簡化開發(fā)體驗的工具包。

首先有必要搞清楚，ubxlib是什么？ubxlib是一種適用于主機(jī)微控制器的開源庫，用戶可借助此庫輕松控制u-blox模塊。為了便于在嵌入式應(yīng)用內(nèi)實現(xiàn)通信、安全和本地化集成，我們將這個庫作為附加功能添加到現(xiàn)有的微控制器和實時操作系統(tǒng)(RTOS)軟件開發(fā)工具包(SDK)中。

ubxlib的開發(fā)初衷是幫您在自己的應(yīng)用中充分利用u-blox模塊的功能，從而避免開發(fā)人員自行進(jìn)行解決方案原型設(shè)計、測試和調(diào)試這類耗時任務(wù)。

如果您是應(yīng)用開發(fā)人員，那么自會感受到ubxlib的優(yōu)勢所在——在日漸增多的u-blox模塊中使用一套統(tǒng)一、簡潔的API，從而提高應(yīng)用開發(fā)流程的效率、可靠性和安全性。

03.使用ubxlib構(gòu)建互聯(lián)傳感解決方案

ubxlib不僅適用于我們的客戶，同樣也適用于我們公司內(nèi)部的開發(fā)人員！舉例來說，我們使用ubxlib構(gòu)建了一個互聯(lián)傳感器解決方案，以收集傳感器數(shù)據(jù)（包括設(shè)備位置在內(nèi)），然后使用Wi-Fi或蜂窩連接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫似脚_。

我們這一解決方案的基礎(chǔ)是u-blox C210開發(fā)板，這個開發(fā)板具備IoT應(yīng)用所需的所有管路（電源、存儲器、天線等），以及數(shù)款傳感器和全部u-blox技術(shù)：

NORA-B106模塊用作主機(jī)MCU和藍(lán)牙調(diào)制解調(diào)器

NINA-W156 Wi-Fi模塊

SARA-R510S蜂窩通信模塊

MAX-M10S GNSS接收機(jī)

此外，還配有一張Thingstream物聯(lián)網(wǎng)SIM卡使用MQTT Anywhere套餐實現(xiàn)云端連接的

如上圖所示，基于NORA-B106模塊上的應(yīng)用使用ubxlib讀取、寫入和調(diào)用其他模塊的命令。

該庫包括處理AT命令或u-blox GNSS接收機(jī)所用UBX協(xié)議的底層API，以及用于通過蜂窩通信和Wi-Fi連接處理網(wǎng)絡(luò)套接字，并且管理通過藍(lán)牙低功耗進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換的高層級API。開發(fā)人員還可以借助MQTT客戶端API，實現(xiàn)與MQTT broker的進(jìn)一步通信。

在這款互聯(lián)傳感器解決方案開發(fā)完畢后，我們將其變?yōu)閰⒖冀鉀Q方案并放到了我們的Github代碼庫中，可供您使用，為您提供開發(fā)互聯(lián)解決方案參考。

我們的Github代碼庫中還有許多可直接使用的示例，展示如何將API與u-blox云端服務(wù)配合使用，從而構(gòu)建能解決現(xiàn)實問題的方案。

ubxlib針對u-blox應(yīng)用板和EVK進(jìn)行了優(yōu)化，但這個庫不僅能在特定RTOS或MCU平臺上使用，也可在ESP32、使用FreeRTOS的STM32、使用ZephyrOS的nRF5微控制器平臺以及Windows PC、Linux PC上運行。

04.ubxlib快速入門

C210開發(fā)板并非使用ubxlib進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的必備條件。我們提供了兼容主機(jī)平臺和外設(shè)的完整列表，您可以基于現(xiàn)有示例腳本和構(gòu)建文件快速上手，所有相關(guān)資料都可在ubxlib代碼庫中找到。

這里提供了一個步驟詳盡的說明，能夠幫您開啟ubxlib之旅：

1.訪問u-blox ubxlib GitHub代碼庫，找到與您的預(yù)期應(yīng)用最接近的示例，然后將其源代碼文件復(fù)制到自己的項目目錄中。

2.移除所有僅與ubxlib測試系統(tǒng)相關(guān)的定義和引用文件。例如，您只需要包含ubxlib.h文件。

3.按照您的需求更新宏定義與配置。如需了解具體方法，請參閱適用于您的平臺的引用文件 u_cfg_app_platform_specific.h。需要設(shè)置的定義的示例：

1）用于將MCU連接到目標(biāo)模塊的UART編號和UART引腳。

2）您的網(wǎng)絡(luò)憑證（例如，您的Wi-Fi SSID和密碼）。

4.復(fù)制您的MCU程序文件夾(port/platform/)中的make文件，并根據(jù)您的應(yīng)用加以調(diào)整。

5.設(shè)置UBXLIB_BASE，以指向ubxlib目錄。

6.如有必要，將您的應(yīng)用的源代碼文件添加到make文件中。

7.使用自選IDE或通過命令行運行make命令，以構(gòu)建并刷入修改后的示例代碼。

這樣就搞定了！您可以在端口目錄中找到關(guān)于構(gòu)建系統(tǒng)的一般信息，在您應(yīng)用的MCU的端口目錄中找到特定平臺的信息。

若要詳細(xì)了解ubxlib，以及該庫能如何幫您盡快將安全可靠的互聯(lián)解決方案推向市場，請務(wù)必訪問u-blox ubxlib GitHub代碼庫及ubxlib產(chǎn)品頁面。

審核編輯：湯梓紅