[作品提交] 【平头哥RVB2601创意应用开发】动态加载MBRE-作品提交

 

动态加载MBRE验证系统

 

作者：wy2601@outlook.com

• 项目背景

近年来，随着我国芯片技术的发展，和无线网络的普及，IOT MCU成为微处理器市场中获得迅猛发展的一个重要领域。与传统的STM,51等单片机相比，国产IOT MCU提供了更好性价比下的能力置换，同时，因具有无线互联能力，在IOT(Internet of Things)万物互联这个新兴市场中取得了巨大的优势。

显然，由于其互联特性，IOT市场的重点从传统的MCU传感器数据本地处理，向广域、互联、智能的方向发展。其处理能力日渐增强，FLASH/RAM空间不断扩展，外部存储能力（如SD/TF大规模存储、psram扩展）不断提升，不再受到弱本地能力的限制。强大的MCU化和互联化的能力，为智能化和分布式终端应用提供了强大的基础。本质上提供了末端传感智能化的能力(end-point smart sensors)。

能力的提升带来的重要变化是：传统简单逻辑处理的传感器业务模型，更多的像只能应用（smart application）方向发展，特点如下：

1. 灵活的网络互联能力：包括Lora、WIFI、2.5/3/4/5g在内的网络接入能力，加以相对完善的LWIP协议栈与上层应用协议，合并云端服务提供，为业务变化提供无限可能；
2. 强大的本地处理能力：在高度性价比的条件限制下，仍可提供单/双CPU，100MHZ起步的CPU时钟，Mbit级的FLASH空间与大RAM，处理数据能力已经远超简单传感器数据范围
3. 丰富的应用开发场景：IOT MCU已经不再是单片机，IOT MCU可以对比成弱化的传感器业务终端，与手机终端相比，可以预测，IOT MCU市场也必然是“应用为王”。

本项目即是在RVB2601 RISCV开发板为基础，所开发的一套探索从SOC软件模式转换为SOC APP应用模式的验证系统。

• 作品简介

传统的SOC软件开发中，系统(system)和应用(application)的逻辑一般是整合在一起的。IOT MCU的功能提升，使得这一整合模型的限制愈发明显：

1. 1. 应用与系统不分，开发环境与SDK往往比较复杂，入门曲线陡峭；开发编译烧写FLASH时间很长；调试修改费时费力；代码编写者必须相对熟悉系统底层；
   2. SOC软件一般缺乏类似PC体系或者移动应用体系中常见的动态加载能力，目前，多数系统功能的更新最多是OTA FLASH这个级别，无法动态、灵活的扩展、修改、增加新功能，系统存储资源利用率较低。

MBRE（Mini Binary Runtime Enviroment）作为本次作品，提供了RVB2601平台上动态加载能力的验证系统环境，能够在E906 RISCV上提供完整的应用(app)生成, app打包，app动态下载，app动态运行等原型验证功能。使得RVB2601能够突破现有SOC开发模式，转而像PC或者手机一样开发、装载、运行应用。迄今为止，尚未见到国内IOT MCU厂商提供类似MBRE功能的实际实现。（附注：乐鑫在其IDF中提及了提供esp系列ELF RAM加载功能，通过项目menuconfig可以看到选项，但只标注为实验性experimental功能，尚未提供正式发布的文档或者例程）。

 

 

 

 

 

• 系统框图

 

 

 

 

 

MBRE系统构成如上图所示，

        1 通过CDK环境开发，依赖提取的动态应用SDK开发（SDK可扩展，将系统底层应用通过接口的方式展现给上层）。APP开发时与SDK交互，不与系统层级代码直接交互。这使得APP变化时与os层代码相对独立，各自相对独立编译，大大加快了编译速度。编译连接完成后得到的ELF文件通过打包处理后，动态传递给RVB2601运行。实验中，使用了WEB服务器来验证远程APP下载能力。

        2 RVB2601中烧写好OS级别的核心代码，或其他相关资源/API实现。APP在CDK独立开发完成后，出发RVB2601的APP下载动作。实验中，通过串口命令app down实现下载出发；

        3 RVB2601执行下载动作，将得到的APP存储到本地，并根据配置实行自动运行或者手工触发运行。实验中，RVB2601通过WIFI下载APP到RAM中运行。由于内存限制，实验系统中仅支持下载运行一个APP。如果要运行其他APP，需重新下载运行。下载的APP无需烧写到FLASH中。

        4 原理上， RVB2601亦可将下载得到的APP存储到FLASH文件系统或者外部非易失存储中。存储中可以保存多个不同的APP，根据用户交互来执行不同功能。这样在有限的RAM和FLASH资源中，提供了无限扩展能力的APP资源。IOT MCU可以表现得像是一台智能手机或者MINI PC，提供丰富的、可更新的交互功能。

• 各部分功能说明和解析

MBRE系统搭建方法如下：

1. MBRE底包的烧写

附件中提供了MBRE基础功能的RVB2601底包，该底包应烧写到2601 FLASH中。底包基于2601的网络MP3播放例程修改，因2601烧写单一分区的命令行和处理流程尚不明确，故烧写时，若有必要，可借助上述工程辅助烧写。烧写底包的prim.hex为实际开发的MBRE加载器与SDK/支援支持，其他如boot等分区都是例程自动生成的。

         需要注意的是：烧写底包的prim.hex分区大小超过了ch2601缺省分区中prim大写的设置，因此，除了项目本身的分区配置需要修改外（参加附图4-1），可能要修改2601 SDK中，ch2601板支持包中的分区配置（参见附图4-2）。

 

4-1 项目分区表修改

 

 

4-2 SDK板级分区表修改

烧写成功后，请通过串口软件连接到RVB2601（实验使用的是CDK自带的串口窗口）。MBRE提供了CLI接口，通过串口输入app指令，即可看到mbre支持的命令，参见图4-3：

 

4-2 MBRE串口app命令

2. WEB服务器搭建

WEB服务器没有特殊要求，只需支持bin stream下载方式下的content-length标准下行内容。实验中使用了开源的nginx-1.21.6 windows版本，在win10系统下成功运行。其他开源web服务器如miniweb等也可运行。

安装好web服务器后，请做好服务器简单配置后启动，确认RVB2601通过连接的wifi网络应当能够访问到该服务器。

3. APP安装与下载

附件中提供了测试动态下载的bin文件，请将bin文件拷贝到nginx的内容目录下，实验中，拷贝到了nginx-1.21.6\html目录下。此时，通过RVB2601 CLI串口命令， 输出

         app down  app_url     即可出发rvb2601下载应用

例如web 服务器IP地址为192.168.137.1，通过

app down http://192.168.137.1/01mbreu8g2.bin    即可下载web服务器上的01mbreu8g2.bin应用文件

       缺省配置下， app下载后会自动运行。可通过cli中app auto off关闭此项功能；

       因提供的app只用于测试目的，app退出的处理均不完善，若需要测试其他app，建议cli中输入reboot后，等RVB2601重启并连接成功wifi，再执行app down命令下载其他应用。

       提供测试的5个app介绍如下：

                 01mbreu8g2.bin:   本app只需RVB2601底板即可运行，使用的是开发板自带单色OLED，包括的内容是U8G2的显示测试用例；

 

02mbredht11PA7.bin: 本app只需RVB2601底板即可运行，使用开发板自带OLED，同时，需接入DHT11温湿度单线传感器，传感器的信号线应当接至RVB2601 PA7引脚。例程通过DHT11实时获取温度和湿度信息；

 

 

 

03tftdemo.bin: 本app需要外接TFT ILI9341 320X240 SPI 4线串口屏。其中，屏CLK接PA28, mosi接PA29，SS接PA7, dc接PA25. 该app为tft espi的显示测试例程，包括椭圆填充、星空、文字瀑布等子例程；

 

04jpgtest.bin: 本app需要外接TFT（参考例子3），主要测试JPG解码器，对QVGA原始JPG进行解码并全屏显示，计算处理时间；

 

        05smalldesktop.rel.bin: 网红小项目小电视的RVB2601移植版本，详细介绍参考此前发布的文章。

 

 

 

五、作品源码

本次作品仅提供底包与测试用bin文件。

 

六、视频演示（视频简介+链接）

1 MBRE动态加载开发流程演示

https://www.bilibili.com/video/BV1Vu411C7Do?spm_id_from=333.999.0.0

2 MBRE开发与动态加载小电视APP

https://www.bilibili.com/video/BV1Q44y1u7DL?spm_id_from=333.999.0.0

3 MBRE TFT DEMO运行

https://www.bilibili.com/video/BV1cZ4y187ir?spm_id_from=333.999.0.0

 

七、项目总结（项目文字总结+帖子分享链接汇总）

    1 【平头哥RVB2601创意应用开发】CDK开发环境简单应用经验分享

        2 【平头哥RVB2601创意应用开发】嵌入式开发，我比你快10倍 -- RVB动态加载模型MBRE

3 【平头哥RVB2601创意应用开发】动态加载模型超强测试用例：手撕网红项目小电视

4 【平头哥RVB2601创意应用开发】动态加载MBRE LED彩屏ILI9341 TFT的接线方法

5 【平头哥RVB2601创意应用开发】动态加载MBRE JPEG解码器移植源码与测试结果

6 【平头哥RVB2601创意应用开发】动态加载MBRE 一种秒级精度的NTP快速实现代码

 

八、其他

    1 关于CDK： 优缺分明。

优点：对比platformio、idf等平台来说，集成了编译、开发、package下载、jtag、模板工程生成等功能，简洁模块，入门门槛较小；

缺点：稳定性待提高，win10安装VS2002后导致CDK完全无法启动，没有错误提示，亦没有错误日志；CDK全英文界面对工程师很不友好（工程师一般都有英语能力，但中文界面显然会减少聚焦难度）；与底层gcc等耦合度存在问题，部分情况下（如误用中文标点、多了花括号等）编译无任何具体错误提示，直接返回错误代码-2；大文件打开困难，作死机状；

建议：vscode等开源平台提供了良好的编辑与整合环境，如乐鑫、51、合宙等友商均提供了基于VSCODE的插件，或者支持platformio，其工作体验大大提升。强烈建议予以支持；

2 关于2601开发板： 配置不错，本人使用稳定性也还好。但预置的OLED分辨率较低，不能体现2601的处理能力；同时，价格低廉的SD/TF处理模块也缺乏。显示和存储是开发板重要的支撑功能，希望后续能完善；

3关于2601 SDK：SDK还需要完善，技术文档与支撑库还明显不足，如乐鑫等友商提供了包括ARDUINO框架在内的良好支持，强烈建议阿里也提供类似扩展框架，便于利用互联网广泛的开源资源。

4开放社区技术博客发布平台： 吐槽一下把， 在eeworld能发的内容，去了审核不过。除了外链不规范之类的正常原因，审核者对博客内容居然会有自行判断，会给出发布内容无价值的评价。实质上，只要不违反国家法律法规和竞争性要求，博客具体内容是每个开发者的自我思想与总结，即使个人技术未有完美，分享也是值得赞赏的事情。审核者对博客内容的价值动辄加以个人判断，在我看来匪夷所思。作为一个大平台，兼收并蓄似乎是一种更包容的态度。

 

 

本帖最后由 cqcqwind 于 2022-5-13 10:32 编辑

为什么叫平头哥呢

感谢大佬的分享，有关内容同步审核的问题，实在抱歉给您带来了不好的体验，我们这边也了解了整体的情况。首先您和其他开发者总结和分享的开发经验肯定是有价值的，我们已经就您反馈的问题作了讨论并优化了审核的流程。如果后续还有相关的意见和建议，欢迎您直接联系我。

我也很感兴趣你这个在自建的WEB服务器中实现空中升级功能，编译到RVB2601下载并运行，速度很快，感觉很爽啊，，，，先下载你的代码看看，不过应该比较复杂，到时有问题再来请教啊。。。

问题来了，下功的并不是源码，只是一些hex文件，那么我要如何动态加载呢？？？

因为平头哥是最无所畏惧的动物，吃毒蛇就像是吃辣条，被咬了睡一觉起来接着吃，还喜欢吃蜂密，还能干掉蜥蜴！

 

别看他个子小，狮子老虎也拿它没办法！