HaaS EDU 硬件资源介绍|学习笔记

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开发者学堂课程【HaaS 物联网应用开发课程HaaS EDU 硬件资源介绍】学习笔记,与课程紧密联系,让用户快速学习知识。

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HaaS EDU 硬件资源介绍

 

.HaaS EDU K1是什么

.HaaS EDU K1硬件资源

.HaaS EDU K1传感器介绍

 

一. HaaS EDU K1是什么

1. HaaS 是什么

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HaaS 的全称是叫 Hardware as a Service,它的目标是让天下没有难做的万物互联智能硬件。

众所周知,我们需要做互联网设备的一些开发,包括设备的一些开发,涉及到是非常多端的,包括要做一些硬件的开发板的开发。在开发板之上,还有一个 os,相当于在开发板上需要一个操作系统,有操作系统之后,如果要做到现在互联网这些,都需要上语音,有个阿里云的互联网的平台,所以设备上云是当中一个非常重要的环节,在整个环节当中涉及到非常多端的开发,友好的 ID 开发安全环境,云钉端一体开发模式也是非常重要的。所以 HaaS 的目标是让天下没有难做的万物互联智能硬件,它是一个大的开发框架,从硬件端到操作系统到物联网云平台以及以云端钉一体开发模式都是它的一个范畴。

2. HaaS Education Kit1

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HaaS Education Kit1是整个家族当中为了教育行业打造出来的教育套件。上图可以看出它是非常美观的,符合现在年轻时尚的风格。HaaS Education Kit1里面本身是基 于HaaS1000,基于阿里云 IoT 深度定制的高性能芯片。

基于这个芯片做了 HaaS101这样的核心版,可以用于工农业物联网解决方案。重点内容主要是基于这个 HaaS101的核心版打造的 HaaS EDU K1这种套件。它上面增加了 OLED 的屏幕,包括一些按键,LEDs,传感器外设,电池和一些丰富的扩展接口。

3. 寓教于乐,漂亮的不像开发版

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HaaS EDU K1屏幕的主图图如上,我们可以看到其设计是非常美观的,包括时间,WiFi,蓝牙一些信息在上面。整体来说的话是寓教于乐,漂亮的不像开发版。我们知道用到以前的开发版的时候,都是需要几个电源,是那种老版 pc版的形式。

所以我们设计的HaaS EDU K1能够打破传统的开发版枯燥,千篇一律的这种模式。我们可以看得到,它里面是有一堆核心板卡,联合了丰富的外设打造出来的教育开发套件,同时它的性能是非常强大的。HaaS1000芯片,它是用到四核心,包括了主屏300Mhz 双核 M33,同时还包括两个主频1Ghz 双核 A7,性能是非常的强大的,同时它的外设非常的丰富。

芯片包含了双频的 WiFi,同时支持双模蓝牙,双模蓝牙是 ble 以及今年蓝牙都支持。同时它还有 SD 卡的接口,iPhone , USB 等等,有多个可编程的 LED,上面的四个 LED 的有三个是可编程的。如上图这四个圆圆的按件,左上角黑色的按件受reset的影响,按下去可以进行复位,基本用到 HaaS EDU K1的板子无须接任何外设。它右边有30个外设接口,但是我们不需要接外部引脚的时候,就可以进行丰富的物联网的设备开发,因为整个板子上面集成了丰富的传感器。同时围HaaS EDU,其实它支持了云钉端一体的开发模式,我们提供的从 IoT 设备到物联网操作系统到物联网云平台,以及钉钉小程序等全面的教程与实例,全面的教程都是全开放的。同时这个板子上面它板载了1.3寸的显示屏,显示屏是可以用于嵌入式 UI 的一些开发物联网的信息显示。

虽然信息屏很小,但是它可以显示丰富的内容。有屏和无屏的体感是完全不一样的,同时板子上提升非常多,非常丰富的传感器,包括加速度,陀螺仪以及惯性,磁力计,温湿度,光感,气压,声音传感器等等,并且提供了丰富的历程。所以板子在教育方向做的比较深,同时它侧面是有隐藏的排座,不需要我们接入外面隐藏的排座就可以进行很多丰富功能的开发。如果我们接了外部的隐藏排座,它就有更多的功能可以做。

同时还有重要的一点是整个板子里面的板载是1200mah,可充电锂电池,开发完即可使用。传统的开发版,可能我们不插电池就没办法使用。当我们开发出来的东西,例如说我们做一个小型的设备,即使我们不插电也是可以正常使用的。

电池还有一个非常好的功能,是我们有一些开发版,用一个USB线直接调试的时候,有的时候会遇到电脑,它的电流能力不是特别的强,可能只有100毫安或者200毫安。在整个板子启动的时候,其实它会要有一个峰值电流,若它的峰值电流达到了三四百毫安,此时我们不外接电源的话,整个板子就会拉低,就会重启,若是这种情况就会起不来。有了电池了之后就可以在我们电量不是很足的电脑上面也不会有问题。因为电池不足的时候,它整个板子就会用电池在供电,则它就可以正常启动。所以电池的设计也是非常巧妙的。

 

二.HaaS EDU K1硬件资源

1.PCB版图介绍

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上图是我们把 HaaS EDU 的板子拆开的时候。这是它的 PCB 版,我们可以看得到整个 PCB 版的设计是非常紧凑的。从右开始看,右边可以看到有30个扩展的接口,往左一点的中间白色的部分,框起来的部分是我们的一个核心版,是HaaS EDU 的核心板。周边的金手指是基于核心版做了一个相当于扩展的底板,做出的一个开发套件出来。

核心版上的资源包含了我们 HaaS1000的主芯片,此芯片是我们动力的来源。在下面的是我们的安全芯片,我们有一个 ID2的安全芯片可以保障整个系统的安全。

同时这边还有个看门狗,如果你的系统废掉之后,开门狗会帮我们把整个系统重启。看门狗指的是,做过开发的同学,看门狗的作用就是看门,那开门的作用相当于我们需要主人需要不断的去喂狗,如果一段时间不喂狗狗就会去咬你,那这个时候就是相当于它就会觉得主人不在,它要去把系统复位,所以这个是看门狗的一个来源。再往上是一个电平转换芯片,电平转换芯片是5V或者3.3V这样一个电平的转换芯片,这是一个基本的核心版设计,在它的外面有两根天线,因为它WiFi和蓝牙都有,所以上面是个 WiFi 的天线。WiFi 是双频,所以它2G4G5G 都支持。

下面和蓝牙一样的天线,蓝牙的天线的话是2.4G 的,所以天线不要插反,如果插反了,把2.4G 的天线放在5G 上,5G 的信号就会比较弱,WiFi 5G 可能就连起来不太好。除了核心版之外,我们整个EDU在教育方面比较好用,是因为我们是设计是比较多的。再往外看,上面的部分是四个 LED 灯,四个 LED 灯当包含了一个电源指示灯和三个可编程的 LED 灯。

同时左边我们可以看到有一个声音传感器,如果有声音经过,声音传感器就会辨识到。这边还有气压传感器可以监测到我的海拔,气压。例如现在是一个大气压,若我们在海拔比较高的地区,比如西藏,云南,它的气压就会不太一样,我们就可以读取到当地的大气压。再往左边是一个电源管理的芯片,电源管理的芯片是包括我们 USB 接口可以去充放电,包括用的电源管理的芯片。还有一边的接口是 type c 的接口。同时它可以用作充电供电,同时还有 UART 的功能,当接到一个 USB 转串口芯片,串口是接到主芯片上。当我们通过一根 USB type c 的线,就可以直接同时供电,要同时调试芯片和板子。在下面是电源开关,电源开关拨下来是关闭,拨上去就是开启。在下面是我们的TF卡槽,TF卡槽可以TF卡,最大可以支持64个 GB 的 TF 扩展卡。扩展卡我们可以存储非常多的资源。

除此之外,还有一个陀螺仪和加速度计。例如,我们常用的手机,当我们用手去左右摇动的时候,它可以监测到我们的行为,包括我们在跑步的时候,它会检测到我们的步数。加速度和陀螺仪在里面就起到很大的作用。

旁边扩展出来的四个按键,我们可以看到表面上还有一个芯片是磁力计,磁力计可以找到北,相当于磁力计可以测到地磁的北极和南极,相当于电子罗盘的功能,也是基于板子可以用来进行开发。所以外面虽然有很多接口,右边虽然有30个的接口,但是我们实际上不需要用这些接口,就能开发很多种设备。常见的我们需要做一个计步器,需要跑步增程模式,也可以进行开发。若想要做个指南针,也可以来开发。若想检测一下声音,想检测大气压,读一下温湿度,在这里面是有大量的能力是可以直接开发的。

所以这个设备不需要带一堆可有可无的一些原件就可以进行开发,学习所有的东西过程都是非常的方便。

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再看到它的背面,PCB 板上面印出它的引脚是什么,在侧面扩展的板子上面会标明版号,即每个针脚的针角号。这边有一个温湿度传感器,其设计在它的背板上,同时还有一个蜂鸣器,蜂鸣器可以嘀一声,包括做一些像八音盒的音乐。

这边还有一个电池的接口,背面有一个3.7V 的锂电池,可以接在电池的基础上。整个设计是非常严谨和紧凑的。整体来看,带上外壳之后,一边是 TypeC 接口,电源开关和 tf 卡槽。整个屏幕上我们可以看到 HaaS EDU 的 LOGO,还有 OLED 显示屏。光强传感器的开口也显示出来,复位按键和四个可编程的按键和四个 LED 灯。侧面扩展的卡槽也透露出来了。在这上面,背面的蜂鸣器有空出来的孔。

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整个扩展的资源也是非常的丰富的,扩展卡槽可以做1路音频的输出口,包括3路降噪麦克风扩展接口。若我们想去接两个麦克风,做一个小音箱也是完全够的。

同时外部还有1路12c 的接口,还有1路SPI的接口,去做一些扩展12c扩展设备的连接也是足够的。还有1路adc的扩展接口以及 UART 的扩展串口,可以去驱动外部的一些外扩设备也是可以的。同时还有1路 USB 2.0扩展接口,并且包括一些 GDP 的调试接口。虽然30个针上看上去不是很多,但是事实上它的接口是非常丰富的,各种各样的设备基本上是可以满足我们的需求和尝试需求的。整个硬件的资源和产品的设计,是比较美观的。也可以看到接口也是非常丰富的,不只是外壳的扩展接口,整个板子上面的板子资源也是非常丰富和充实的,设计比较人性化。

2.HaaS1000的芯

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我们可以看到这个芯片的一个整体的设计图,它里面是双核 m33和双核 A7的芯片在里面。双核 A7和双核 m33都是分开来的,它们各自有自己的 flash 以及 PSRAM 和 ROM 这样的设备在上面。

连接在里面,它本身是支持2.4G 和5G 的双频 Wi-Fi4,它是 Wi-Fi 4的规格是1×1的,a/b/g/n 这样的模式可以达到,数据也是非常的快。同时它支持双模的蓝牙5.0,是比较新的一些协议。

同时还支持音频编解码,如果我们想要做一些智能音箱,右侧扩展的30帧的帧口可以接麦克风。如此我们有音频编解码后,我们就可以很方便的做一个小音箱。同时在电源管理模块,包括麦克风之类以及麦克等。

 

三.HaaS EDU K1传感器介绍

1.传感器信息

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HaaS EDU K1它里面有非常丰富的传感器,我们可以看到,它里面有温湿度的传感器,它是用的12c 的接口,我们用了一个温湿度的传感器,在里面是 si7006。

它是支持温湿度的测量以及信号转换,模数转换等。它在-10度~+85度都是可以工作的。同时我们支持6轴的MPU6050运动传感器,也是通过12c 接口的。它自带的数字运动的传感器也可以做到9轴或者6轴的陀螺仪的形式。同时还支持了三轴磁性传感器,是 QMC5883L,这也是非常常见的12c 的接口,同时支持16位的 adc,可以进行磁场信号的校准和补偿。同时还有支持气压传感器,气压传感器采用的是 SPL06,它也是采用的12c 的接口,精度可以达到5cm 这么小。

同时还支持光强度的传感器,在正面的时候有一个开孔地方可以透光进去的,可以延伸到光强,也是通过12c的接口,且它里面还支持了一个接近传感器,距离传感器,同时支持红外的 LED。距离传感器,例如我们用手指靠近光感传感器的时候,它可以监测到你的手指和设备之间的距离。用的这些传感器,虽然我们也可以用外部的接口来接,但是我们做到了板子上面

2.场景式学习概览

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当我们进入到主界面的时候,我们提供的样例当中包括整个开放出来的样例,包括代码都可以拿得到。首页就为我们提供了系统基础学习的界面,里面是可以去学习如何获取 WiFi 和蓝牙的状态,包括电量的状态,电池还剩百分之多少的电,还包括我们的 IP 地址,整个板子是否已经上网,已经拿到了 IP 地址,包括读取我们的版本号,信息状态以及包括网络时间等。

这些在首页第一个案例当中会有学习。若我们拿到 HaaS EDU 更多的传感器,基于我们怎么操作这些传感器,这些传感器如何开操作12c 接口,如何读取它的数据显示,我们也都做了丰富的案例。在第二个温湿度传感器,我们提供了如何操作12c 接口以及温湿度传感器读取操作,我们可以看到这个界面上面可以读取到是温度是36度,湿度可能是42.4。

按照这个案例一步一步来打造,我们就可以学会如何去操作这些传感器,学会了这些之后我们可以去做一个测温仪,做一个环境温度的检测器,这些同样的技术就可以做到。第三个就是我们提供的陀螺仪,我们可以学会它的 xyz 轴数据操作。

当我们手拿着它的时候,我们手上拿着 EDU,因为它里面是带电池,当我们把电源先拔掉,就可以拿着它左右晃动,这个小球就可以随着我们的手左右晃动。我们就可以学会陀螺仪的很多很多的操作,因很多技术都是相通的,例如当我们左右晃动手机的时候,会有一些东西也在晃动,包括我们玩的一些游戏,包括我们去跑步的时候,能够记存到我们的步数。

第四个,为我们提供了一个像摇一摇的动作,在我们这种小设备也可以做摇一摇,我们叫做分歧终端机这样一个案例。这个案例也是全部开放出来的,它可以学习到如何实现设备摇一摇的原理和算法。摇一摇和随手摆的区别是:摇一摇,若我们手拿着像小球一样的东西,我们手拿着它左右晃动的时候,是个小球在晃动,它并不会认为我们在摇。所以这个就是涉及到一些算法,这些算法也很简单,这些算法以后大家提供出来。很多其他的一些更高深的算法也是它用这些传感器做出来的。

例如我能用传感器侦测到有一些腕带的手表,它可以检测到我是游泳的姿态,我是在跑步的姿态,我是在登山的姿态,我是在各种各样的姿态它都能够检测出来。这些传感器在结合算法做出来的。这一部分,用 HaaS EDU 可以学到很多这方面的技术。

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除了这些之外还有更多,我们看到有个磁力计,可以做个电子罗盘,指北针,指南针等,光强度传感器有一个磁力计,小的光照传感器以及距离传感。我们的手机都能自动亮度调节,在光线暗的时候,它的屏幕会调的暗一点,在光线亮的时候会调节亮一点。它是有一个光照传感器,它可以识别到周围环境温度的光照强度,然后根据温度再做调节。同时这还有一个小菜单,可以根据光强度判断手与设备的距离。第七个还提供了一个复古的音乐盒,是个八音盒,用一个蜂鸣器可以创造出很多东西。

以前送同学礼物会送一些小礼品小贺卡。小八音盒这些部分我们也可以自己来做,还可以自己做一些小音乐。HaaS EDU 也可以做一些小游戏的,像飞机大战,贪吃蛇等,自己开发这些小游戏,我们也会为您开放出来。我们可以竖着玩,横着玩都可以,像贪吃蛇我们可以横着玩,上下左右移动,飞机大战可以竖着玩,发子弹左右摇。自己开发的时候做累了我们就可以玩这些小游戏。寓教于乐,我们可以看到它里面有非常丰富的知识教育资源。把我们在日常使用当中用到的一些技术自己打造出来。

我们在手机面的很乱的技术,包括我们的指南针,陀螺仪,摇一摇,光亮度自动调节,这些技术都是一点一点拆解给我们,然后用 HaaS EDU 的场景来进行学习。我们的人工智能场景,包括我们的一些物联网的场景也都是用 EDU 来学习和开发,是非常方便的。

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