STMicroelectronics STEVAL-MKBOXPRO可編程物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線盒裝套件設(shè)計(jì)用于開(kāi)發(fā)基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和評(píng)估的任何物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。SensorTile.box PRO與數(shù)字麥克風(fēng)一起實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和環(huán)境數(shù)據(jù)傳感，并增強(qiáng)用戶環(huán)境的連接性和智能性。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics STEVAL-MKBOXPRO可編程物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線盒裝套件數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 用戶界面
  • 硬件電源開(kāi)關(guān)
  • 綠色和橙色系統(tǒng)LED，用于顯示電源狀態(tài)
  • 4個(gè)可編程狀態(tài)LED（綠色、紅色、橙色、藍(lán)色）
  • 2個(gè)可編程按鈕
  • 音頻蜂鳴器
  • 復(fù)位按鈕
  • 帶電極的Qvar，用于用戶界面體驗(yàn)
  • 接口J-Link/SWD調(diào)試探針
  • 擴(kuò)展板用接口
  • DIL24傳感器適配器插座
• 即用型開(kāi)發(fā)套件
• Windows、LINUX和MacOS ST軟件兼容性
• 固件無(wú)線 (FOTA) 升級(jí)
• CE、FCC、UKCA、IC認(rèn)證

解決方案框圖

?基于STEVAL-MKBOXPRO數(shù)據(jù)手冊(cè)的技術(shù)解析與應(yīng)用實(shí)踐

?一、套件核心架構(gòu)與硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)?

1. ?主控單元：STM32U585AI微控制器?

• ?架構(gòu)特性?：采用Arm Cortex-M33內(nèi)核，集成FPU及TrustZone安全技術(shù)，適用于低功耗邊緣計(jì)算場(chǎng)景。
• ?功耗表現(xiàn)?：支持動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)與多種低功耗模式，休眠電流低至數(shù)微安級(jí)，滿足電池供電設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行需求。

2. ?傳感器模塊集群?

• ?運(yùn)動(dòng)感知?：
  • LSM6DSV16X（6軸IMU）：集成3軸加速度計(jì)與陀螺儀，支持機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC）實(shí)時(shí)動(dòng)作分類。
  • LIS2DU12（3軸加速度計(jì)）：專為超低功耗場(chǎng)景優(yōu)化，適用于間歇性喚醒的監(jiān)測(cè)應(yīng)用。
• ?環(huán)境監(jiān)測(cè)?：
  • STTS22H溫度傳感器：±0.5°C精度，工作電壓低至1.5V。
  • LPS22DF氣壓計(jì)：260-1260 hPa量程，抗電磁干擾能力強(qiáng)。
  • LIS2MDL磁力計(jì)：適用于電子羅盤與方位檢測(cè)。
• ?音頻采集?：MP23DB01HP數(shù)字麥克風(fēng)，支持語(yǔ)音觸發(fā)與噪聲分析。

3. ?無(wú)線連接與電源管理?

• ?藍(lán)牙5.2模塊?（BlueNRG-LP）：支持長(zhǎng)距離傳輸與多設(shè)備連接，峰值功耗<10mA。
• ?NFC標(biāo)簽?（ST25DV04K）：實(shí)現(xiàn)無(wú)源感知與快速配對(duì)，典型讀寫距離達(dá)5cm。
• ?電源系統(tǒng)?：480mAh鋰電支持USB-C有線充電與5W無(wú)線充電，結(jié)合硬件開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)零功耗待機(jī)。

?二、三級(jí)開(kāi)發(fā)模式與典型應(yīng)用場(chǎng)景?

1. ?入門模式：預(yù)設(shè)應(yīng)用快速驗(yàn)證?

通過(guò)STBLESensor手機(jī)App可直接運(yùn)行以下預(yù)置功能：

• ?運(yùn)動(dòng)分析?：行人計(jì)步、跌落檢測(cè)、姿態(tài)融合（四元數(shù)輸出）
• ?環(huán)境監(jiān)測(cè)?：氣壓高度追蹤、溫濕度記錄
• ?AI功能?：嬰兒哭聲識(shí)別（基于音頻頻譜分析）、人體活動(dòng)分類（MLC驅(qū)動(dòng)）
• ?用戶交互?：電容觸摸檢測(cè)（Qvar電極）

2. ?專家模式：圖形化自定義流程?

用戶可在App中組合傳感器輸入與處理邏輯：

• ?數(shù)據(jù)流配置?：例如將加速度計(jì)數(shù)據(jù)輸入至卡爾曼濾波器，結(jié)果通過(guò)LED顏色映射顯示。
• ?算法調(diào)用?：直接使用內(nèi)置的FFT、活動(dòng)識(shí)別等算法庫(kù)，無(wú)需編碼。

3. ?專業(yè)模式：全開(kāi)源開(kāi)發(fā)生態(tài)?

• ?STM32 ODE環(huán)境?：支持STM32CubeIDE、TouchGFX等工具鏈
• ?AI開(kāi)發(fā)支持?：集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫(kù)（CNN支持），可通過(guò)X-Cube-AI工具部署自定義模型至MCU。
• ?調(diào)試接口?：通過(guò)J-Link/SWD接口實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤與功耗分析。

?三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)考量與優(yōu)化建議?

1. ?功耗平衡策略?

• ?動(dòng)態(tài)功耗管理?：根據(jù)傳感器采樣率自動(dòng)切換MCU運(yùn)行模式（Run→Sleep→Stop）
• ?無(wú)線傳輸優(yōu)化?：通過(guò)BLE廣告間隔調(diào)整（20ms~10s）實(shí)現(xiàn)功耗與實(shí)時(shí)性的權(quán)衡。

2. ?數(shù)據(jù)可靠性與校準(zhǔn)?

• ?傳感器協(xié)同?：例如通過(guò)磁力計(jì)補(bǔ)償陀螺儀漂移，提升姿態(tài)解算精度。
• ?溫度補(bǔ)償?：壓力傳感器內(nèi)置溫度補(bǔ)償算法，確保海拔測(cè)量穩(wěn)定性。

3. ?擴(kuò)展性與兼容性?

• ?DIL24適配器接口?：支持外接氣體傳感器、生物電信號(hào)檢測(cè)模塊等。
• ?microSD卡擴(kuò)展?：支持FAT32文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)離線數(shù)據(jù)緩存與導(dǎo)出。

?四、典型場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)案例?

1. ?智能倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)?

• ?功能設(shè)計(jì)?：
  • 使用LIS2DU12監(jiān)測(cè)貨物振動(dòng)狀態(tài)（閾值可配置）
  • LPS22DF檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)氣壓突變（門窗開(kāi)啟告警）
  • 數(shù)據(jù)通過(guò)BLE網(wǎng)關(guān)上傳至云平臺(tái)，電池續(xù)航>6個(gè)月。

2. ?可穿戴健康監(jiān)測(cè)器?

• ?核心算法?：
  • 通過(guò)LSM6DSV16X的MLC識(shí)別走路、跑步、跌倒等動(dòng)作
  • 結(jié)合STTS22H皮膚溫度監(jiān)測(cè)與MP23DB01HP心肺音采集
• ?低功耗實(shí)現(xiàn)?：僅在檢測(cè)到異常時(shí)激活藍(lán)牙傳輸，日常待機(jī)電流<5μA。