X-CUBE-IOTA1 STM32Cube 扩展软件包用户手册

这 X-CUBE-IOTA1 扩展软件包 STM32立方体 在 STM32 上运行并包含中间件以启用 IOTA 分布式账本技术 (DLT) 功能。
IOTA DLT 是物联网 (IoT) 的交易结算和数据传输层。 IOTA 允许人和机器在无需信任、无需许可和去中心化的环境中无需任何交易费用即可转移资金和/或数据。这项技术甚至使小额支付成为可能，而无需任何类型的可信中介。该扩展建立在 STM32Cube 软件技术的基础上，以简化不同 STM32 微控制器之间的可移植性。当前版本的软件运行在 B-L4S5I-IOT01A 物联网节点的发现套件，并通过附加的 Wi-Fi 接口连接到互联网。

缩略语

表 1. 首字母缩略词列表

缩写	描述
分布式账本技术	分布式账本技术
集成开发环境	整合开发环境
物联网	物联网
工作量证明	工作量证明

STM1Cube 的 X-CUBE-IOTA32 软件扩展

超过view

这 X-CUBE-IOTA1 软件包扩展 STM32立方体 具有以下主要功能的功能：

为基于 STM32 的开发板构建 IOTA DLT 应用程序的完整固件

中间件库具有：
– FreeRTOS
– Wi-Fi 管理
– 加密、散列、消息身份验证和数字签名 (Cryptolib)
– 传输级安全性 (MbedTLS)
– 用于与 Tangle 交互的 IOTA 客户端 API
构建访问运动和环境传感器的应用程序的完整驱动程序

Examp帮助理解如何开发 IOTA DLT 客户端应用程序的文件
借助 STM32Cube，可轻松跨不同 MCU 系列进行移植

免费、用户友好的许可条款

软件扩展提供了在 STM32 微控制器上启用 IOTA DLT 的中间件。 IOTA DLT 是物联网 (IoT) 的交易结算和数据传输层。 IOTA 允许人和机器在无需信任、无需许可和去中心化的环境中无需任何交易费用即可转移资金和/或数据。这项技术甚至使小额支付成为可能，而无需任何类型的可信中介。

埃欧塔 1.0

分布式账本技术 (DLT) 建立在维护分布式账本的节点网络上，分布式账本是一种加密保护的分布式数据库，用于记录交易。节点通过共识协议发出交易。
IOTA 是一种专为物联网设计的分布式账本技术。
IOTA 分布式账本称为缠结，由 IOTA 网络中的节点发出的交易创建。
要在缠结中发布交易，节点必须：

验证两个未批准的交易，称为提示

创建并签署新交易
执行足够的工作量证明

将新交易广播到 IOTA 网络

交易与指向已验证交易的两个引用一起附加到缠结。
这种结构可以建模为有向无环图，其中顶点表示单个事务，边表示事务对之间的引用。
创世交易位于缠结根，包括所有可用的 IOTA 代币，称为 iotas。
IOTA 1.0 使用了一种基于三元表示的非常规实现方法：IOTA 中的每个元素都使用 trits = -1, 0, 1 而不是比特来描述，并且使用 3 个 trits 的 trytes 而不是字节来描述。 tryte 表示为从 -13 到 13 的整数，使用字母 (AZ) 和数字 9 进行编码。
IOTA 1.5 (Chrysalis) 用二元结构替换了三元交易布局。
IOTA 网络包括节点和客户端。一个节点连接到网络中的对等点并存储缠结的副本。客户端是带有种子的设备，用于创建地址和签名。
客户端创建并签署交易并将它们发送到节点，以便网络可以验证和存储它们。提款交易必须包含有效签名。当交易被认为有效时，节点将其添加到其分类账中，更新受影响地址的余额并将交易广播给其邻居。

IOTA 1.5 – 邪茧

IOTA 基金会的目标是在 Coordicide 之前优化 IOTA 主网，并为 IOTA 生态系统提供企业级解决方案。这是通过名为 Chrysalis 的中间更新实现的。 Chrysalis 引入的主要升级有：

可重用地址：采用Ed25519签名方案，取代温特尼茨一次性签名方案（W-OTS），允许用户安全地多次从同一地址发送令牌；

不再捆绑：IOTA 1.0 使用捆绑的概念来创建传输。捆绑包是一组通过其根引用（主干）链接在一起的事务。随着 IOTA 1.5 的更新，旧的 bundle 结构被移除，取而代之的是更简单的原子交易。 Tangle 顶点由 Message 表示，Message 是一种容器，可以具有任意负载（即令牌负载或索引负载）；
UTXO 模型：最初，IOTA 1.0 使用基于帐户的模型来跟踪单个 IOTA 代币：每个 IOTA 地址持有多个代币，所有 IOTA 地址的代币总数等于总供应量。相反，IOTA 1.5 使用了未花费交易输出模型或 UTXO，基于通过称为输出的数据结构跟踪未花费的代币数量的想法；

最多 8 个父交易：使用 IOTA 1.0，您总是必须引用 2 个父交易。借助 Chrysalis，引入了更多的引用父节点（最多 8 个）。为获得最佳结果，建议一次至少使用 2 个唯一父项。

相关链接
有关 Chrysalis 的更多信息，请参阅此文档页面

工作量证明

IOTA 协议使用工作量证明作为限制网络速率的手段。
IOTA 1.0 使用了 Curl-P-81 三元散列函数，并需要一个与尾随零三元数匹配的散列来向 Tangle 发出交易。
使用 Chrysalis，可以发布任意大小的二进制消息。该 RFC 描述了如何使现有的 PoW 机制适应新的要求。它旨在尽可能减少对当前 PoW 机制的破坏。

建筑学

这种 STM32Cube 扩展支持开发访问和使用 IOTA DLT 中间件的应用程序。
它基于用于 STM32 微控制器的 STM32CubeHAL 硬件抽象层，并使用特定的板支持包 (BSP) 扩展了 STM32Cube，用于麦克风扩展板和中间件组件，用于音频处理和与 PC 的 USB 通信。
应用软件接入和使用麦克风扩展板所使用的软件层为：

STM32Cube HAL 层：提供通用的多实例 API 集以与上层（应用程序、库和堆栈）交互。它由基于通用架构的通用和扩展 API 组成，允许其他层（如中间件层）在没有特定微控制器单元 (MCU) 硬件配置的情况下运行。这种结构提高了库代码的可重用性，并保证了设备易于移植。
板级支持包 (BSP) 层：是一组 API，为特定板级外设（LED、用户按钮等）提供编程接口。该接口还有助于识别特定的电路板版本，并为初始化所需的 MCU 外设和读取数据提供支持。

图 1. X-CUBE-IOTA1 软件架构

资料夹结构

图 2. X-CUBE-IOTA1 文件夹结构

软件包中包含以下文件夹：

文档： 包含已编译的 HTML file 从源代码和软件组件和 API 的详细文档生成
驱动程序： 包含用于支持的板卡和硬件平台的 HAL 驱动程序和特定于板卡的驱动程序，包括用于板载组件和 ARM® Cortex®-M 处理器系列的 CMSIS 供应商独立硬件抽象层的驱动程序
中间件： 包含以 FreeRTOS 为特色的库； Wi-Fi 管理；加密、散列、消息认证和数字签名（Cryptolib）；传输级安全（MbedTLS）；用于与 Tangle 交互的 IOTA 客户端 API
项目： 包含前amp帮助您为受支持的基于 STM32 的平台 (B-L4S5I-IOT01A) 开发 IOTA DLT 客户端应用程序的文件，具有三个开发环境，IAR Embedded Workbench for ARM (EWARM)、RealView 微控制器开发套件 (MDK-ARM) 和 STM32CubeIDE

API

包含完整用户 API 功能和参数描述的详细技术信息位于已编译的 HTML 中 file 在“文档”文件夹中。

IOTA-Client 应用说明

项目 fileIOTA-Client 应用程序的 s 可以在以下位置找到：$BASE_DIR\Projects\B-L4S5IIOT01A\Applications\IOTA-Client。
准备构建的项目可用于多个 IDE。
用户界面通过串行端口提供，必须使用以下设置进行配置：

图 3. Tera Term – 终端设置

图 4. Tera Term – 串口设置

要运行该应用程序，请按照以下步骤操作。
步骤1. 打开串行终端以可视化消息日志。
步骤2. 输入您的 Wi-Fi 网络配置（SSID、安全模式和密码）。
步骤3. 设置 TLS 根 CA 证书。
步骤4. 复制并粘贴 Projects\B-L4S5I-IOT01A\Applications\IOTAClient\usertrust_thetangle.pem 的内容。设备使用它们通过 TLS 对远程主机进行身份验证。

笔记： 配置参数后，您可以通过重新启动板并在 5 秒内按下用户按钮（蓝色按钮）来更改它们。该数据将保存在闪存中。

图 5. Wi-Fi 参数设置

步骤5. 等待消息“按任意键继续”出现。然后用主要功能列表刷新屏幕：

发送通用索引消息

发送索引传感器消息（包括时间amp、温度和湿度）
获取余额
发送交易

其他功能

图 6. 主菜单

步骤6. 选择选项 3 以测试以下功能之一：

获取节点信息	获取提示
获取输出	地址的输出
获取余额	响应错误
获取消息	发送消息
查找消息	测试钱包
消息生成器	测试加密

图 7. 其他功能

相关链接
有关 IOTA 1.5 功能的更多详细信息，请参阅 IOTA C 客户端文档

系统设置指南

硬件说明

STM32L4+探索套件物联网节点

B-L4S5I-IOT01A 物联网节点探索套件允许您开发应用程序以直接连接到云服务器。
Discovery 套件通过利用低功耗通信、多路传感和基于 ARM®Cortex® -M4+ 内核的 STM32L4+ 系列功能支持各种应用。
它支持 Arduino Uno R3 和 PMOD 连接，通过多种专用附加板提供无限扩展能力。

图 8. B-L4S5I-IOT01A 探索套件

硬件设置

需要以下硬件组件：

一个 STM32L4+ 探索套件，用于配备 Wi-Fi 接口的 IoT 节点（订购代码：B-L4S5I-IOT01A）

将 STM32 探索板连接到 PC 的 USB A 型转 Mini-B USB B 型电缆

软件设置

需要以下软件组件来设置用于为 B-L4S5I-IOT01A 创建 IOTA DLT 应用程序的开发环境：

X-CUBE-IOTA1：固件和相关文档可在 st.com 上获得

开发工具链和编译器：STM32Cube扩展软件支持以下环境：
– IAR Embedded Workbench for ARM® (EWARM) 工具链 + ST-LINK/V2
- 真实的View 微控制器开发套件 (MDK-ARM) 工具链 + ST-LINK/V2
– STM32CubeIDE + ST-LINK/V2

系统设置

B-L4S5I-IOT01A 探索板允许利用 IOTA DLT 功能。该板集成了 ST-LINK/V2-1 调试器/编程器。您可以在 STSW-LINK2 下载相关版本的 ST-LINK/V1-009 USB 驱动程序。

修订历史

表 2. 文档修订历史

日期	修订	更改
13 年 19 月 XNUMX 日	1	初始版本
18 年 19 月 XNUMX 日	2	更新了第 3.4.8.1 节 TX_IN 和 TX_OUT、第 3.4.8.3 节通过零值发送数据交易和第 3.4.8.4 节通过转账交易发送资金。
6 年 21 月 XNUMX 日	3	更新介绍，第 1 节首字母缩略词和缩写，第 2.1 节结束view，第 2.1.1 节 IOTA 1.0，第 2.1.3 节工作证明，第 2.2 节架构，第 2.3 节文件夹结构，第 3.2 节硬件设置，第 3.3 节软件设置和第 3.4 节系统设置。删除了第 2 节并替换为简介中的链接。删除了第 3.1.2 节交易和捆绑包，第 3.1.3 节帐户和签名，节 3.1.5 散列。第3.4节如何编写应用程序和相关小节，第3.5节IOTALightNode应用程序描述和相关小节，第4.1.1节STM32 Nucleo 平台添加了第 2.1.2 节 IOTA 1.5 – Chrysalis、第 2.5 节 IOTA-客户端应用程序描述、第 2.4 节 API 和第 3.1.1 节 STM32L4+ 探索套件物联网节点。

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文件/资源

ST X-CUBE-IOTA1 STM32Cube 扩展软件包 [pdf] 用户手册
ST, X-CUBE-IOTA1, 扩展, 软件包, for, STM32Cube

参考

用户手册

介绍

缩略语