Mbed——我心中完美物联网OS

本文最后更新于：2020年9月16日 上午

我是怎么知道Mbed的？

我希望用舵机做一个开灯神器（就是喊一声“天猫精灵，开灯！”，贴在传统墙壁开关上的舵机就转一下，开灯）很久了，大家感兴趣嘛？感兴趣我这里给自己挖一个坑，后续专门写一篇文章，讲具体的辛酸历程。

总之呢，折腾的过程中，我很好奇，我的Mac电脑，应该如何把arduino的固件烧录到我的STM32F103C8T6中？在查询资料的过程中，我看到了一个视频，视频中老外为了尽快生成一个固件，使用Mbed在线的编辑工具，在线编译了一个固件出来。这波操作给我惊呆了，印象中，想要用STM32点亮一盏LED灯，代码量还是比较多的，你要开各种总线时钟，你要对引脚做各种配置。但老外只用了几行代码，就类似于下面几行代码就完事儿，这？

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DigitalOut led1(PB_5);led1=1;

何为Mbed OS

Mbed是ARM亲自操刀（傻了吧？芯片架构是人家设计的，人家再来亲自操刀OS，那肯定是专业团队~）的一款物联网OS，针对的芯片是Arm Cortex系列的，其设计的full profile（我也不知道该怎么翻译）是RTOS，提供了一个抽象层，以便开发人员可以编写在任何启用了Mbed的板上运行的C / C ++应用程序。

说人话，啥意思？按照传统，我们在STM32上写一个程序是什么过程？首先是在windows上，装keil或者iar，然后看着ST的数据手册，即使用库开发，依然需要配置大量的时钟、总线等等（有人说STM32Cube，你看下一句话）。这个时候，如果跟你说，换个公司的芯片，你给我换Ti的Cortex-M3，你是不是就要骂娘了？

类似于Arduino，Mbed是一个针对Arm Cortex系列芯片的框架，作为开发者的我们，使用Mbed，可以获得以下好处：

  • 优秀的多平台开发环境，Mac上终于可以写STM32的程序啦！Mbed有配套的本地开发IDE、CLI工具，支持Windows、Mac以及linux。同时也提供在线的编辑、编译环境。也支持将Mbed的工程导出，导成VS Code，Keil，IAR的工程都可以。
  • 极少的代码量，一行代码初始化IO口、串口等外设，再也无需关注复杂的数据手册、钻研库开发啦！硬件层均由OS完成，各种复杂的驱动？专业团队，高兴送走！
  • OS提供丰富的API，多线程、信号量等等，我们只需要关注最上层的业务逻辑。
  • 再也不用为换芯片型号、厂商担心啦（我曾经参加一个3天时间的比赛，后来两天时间都在学TI TIVA系列芯片，移植点亮一盏LED）！使用Mbed,一套逻辑代码，ST的芯片好使，NXP的芯片好使，TI的芯片也好使。

优秀的多平台开发环境

多平台开发环境，意味着我们可以在Windows，MacOS，Linux甚至树莓派上做嵌入式的开发。

我在工作之前，一直使用windows系统，windows是一个非常好的操作系统（主要是打游戏舒服）。但是不能否认的是，存在相当一部分人，使用苹果电脑。你当然可以说那我装个虚拟机或者MacBook装个双系统就好了呀？但就像我这样的人，就觉得我花了大价钱，买了苹果的设备了，我还返回去用Windows，我这不是吃饱了没事干吗？

其实，工作以后，我购入最满意的东西，就是我的MacBook，它足够的轻，续航足够长，屏幕素质优秀（屏幕好真的，用过才知道）。晚上回家或是上班，随手掏出来，记笔记，改代码，写博客，真的有欲望做这些事。再也不用望着几斤重的游戏本，呼哧呼哧，连打开的欲望都没有了。

但是，购入MacBook后，我就再没有碰过STM32了，因为没有Keil这样的IDE，传统观念里面，在Mac上玩单片机相当的麻烦（有人用VS Code搭建过开发环境嘛？）。Mbed就解决了这个问题，用它的在线编辑器和编译环境，你只需要一个浏览器，就能玩转单片机了。

Mbed在线开发环境

当然了，可支持导出到我们熟悉的IDE。

工程可导出

极少的代码量

Mbed的代码量能少到什么程度呢？我们以点亮一盏LED为例，STM32库开发，代码是这样的：

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#include "led.h"  
#include "SysTick.h"

void LED_GPIO_Config(void)
{		
	/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	/*开启GPIOB和GPIOE的外设时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); 

	/*选择要控制的GPIOB引脚*/															   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;	

	/*设置引脚模式为通用推挽输出*/
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   

	/*设置引脚速率为50MHz */   
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; 

	/*调用库函数，初始化GPIOB0*/
	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);	

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);		
	
	/* 关闭所有led灯	*/
	GPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);

	Delay_ms(1000);
	
	GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2);
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
	Delay_ms(1000);
		
}

Mbed的代码长这样：

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#include "mbed.h"

void LED_GPIO_Config(void)
{
	DigitalOut  led1(PB_6);   // on-board LED
	
	led1 = 1;
	thread_sleep_for(200);   // wait 200 millisecond
	led1 = 0;
}

代码量少了多少，一眼可见吧？这个例子只是初始化一个IO口，其他的比如串口，PWM，SPI，CAN等等外设，Mbed都会像初始化一个IO一样，非常简单。

丰富的API

不同于Arduino，Arduino的代码结构是有两个主要的函数，一个是初始化的，一个是大循环。我们的很多项目中，大循环的形式，效率相当底下，这也是我不太喜欢使用Arduino的原因。

Mbed提供了丰富的API，如RTOS的API，外设的API，数据存储的API，甚至于网络相关的API（如DNS，NetworkSocket）等等。

优秀的跨平台能力

这里列出Mbed支持的厂商吧，单是这长长的一列，你用的cortex架构芯片，哪个不是这些厂商出的？

优秀的跨平台能力

比如当我们针对ST公司的芯片，开发出一个产品。这时候需要更换另一个公司的芯片时，只需要改一下引脚即可，底层的驱动完全不用我关心，是不是从未有过如此爽快的体验？

尾巴

Mbed真的极大的拉低了硬件开发的门槛。以前我有一个创意，我可能会因为要再看一遍野火的《STM32库开发实战指南》，再熟悉一下各种结构体，各种外设应该怎么配置，想到如此复杂的过程，很快就放弃了。但现在，我有一个想法，用Mbed，我可以很快实现我的想法，即使我半年一年没接触过硬件的开发了，我已经不熟悉某一款芯片了，也没问题，好的工具真的能激发人创作的欲望。

其实我始终认为，硬件的开发，对于我们学生或者极客而言，IDE、OS都是工具，我们的目的是借助这些硬件实现我们的创意，无论是机器人还是我想做的开灯神器（手动滑稽），我们不应该把精力浪费在这些工具上。我们希望用最快的速度，最少的弯路，先把自己的创意实现了，再去关注原理（甚至于某些情况下，原理我们都不用关注）。而不是把百分之八十以上的时间，花在学习芯片本身应该如何使用，驱动应该怎么写上。等你做完这些事，也就没有心境去完成你的创意了。硬件的开发，门槛不应该被拉的这么高。

我印象最深刻的，就是大学那会儿我因为要生成一个控制舵机的PWM，从STC89C52，到STC12C5A60S2，到STC15系列，整整折腾了半年时间。大家感兴趣吗？感兴趣的话，我就再给自己挖一个坑，之后写一篇文章，痛述当年的心酸历程。

前段时间，我在知乎上看到一个回答，说中国嵌入式行业的学生们，并不像CS专业的学生，始终接触最新的技术，去努力提升自己，而是用着十几年前的IDE，循规蹈矩的做一些事。我在大学也是做机器人的，也是用着十几年前的IDE过来的。中国的学生、极客，在这方面真的很吃亏。不是我们不思进取，而是我们从一个做机器人、电子设计或是物联网的念头开始，了解到单片机这个概念。我们希望学习各种知识，但我们接触到的信息，就是郭天祥多年前的51单片机教程，然后去学习一款性能并不怎么样的芯片。就是野火的《STM32库开发实战指南》，花费很长的学习周期，学会调库，但是各种结构体，依然让人非常的抓狂。不是嵌入式的同学们不愿意接触最新的东西，而是我们压根都不知道，还有Mbed这种东西呢？还有Platformio这种东西呢？硬件还能这么玩呢？我们身边的老师不知道有这些东西，我们的学长不知道有这些东西。我们就只能用最笨的办法，最老的工具，最浪费时间的方式，走很多的弯路，浪费非常多不必要的时间和精力。

这种现状，导致了我们参加一个比赛、或是实现一个创意，百分之八十的时间都是在熟悉芯片的使用，熟悉各种传感器、电机的原理，折腾驱动，而真正做产品，实现功能的时间非常少。Mbed勾起了我重新玩单片机的热情，所以我非常想把这样一个工具告诉所有正在接触单片机、希望用单片机实现一些创意的人，它真的把硬件开发的门槛降得非常低。

我不奢求我这样一个单片机的爱好者，写这样一篇文章，就能改变现状。我只希望自己把折腾的过程，走过的弯路，整理成文字，祈祷文章中的关键字，能被百度、谷歌收录，有更多的人看到我的文章。我之后会出一系列的文章，比如我在使用Mbed的过程中遇到的一些问题，或者时我用Mbed实现的一些小创意。无论你是从博客还是知乎等平台看到我的文章，都请大家RSS订阅或者关注走一波吧，原创不易，但愿至少当你在百度或者google搜索的时候，不至于冒出来的全是一堆英文链接吧！