集成电路卡又称为 IC 卡（Integrated Circuit Card），是一种内嵌有集成电路的塑料标签或卡片，其集成电路当中包含有 8 位或者 32 位的微控制单元 MCU、只读存储器 ROM、电可擦只读存储器 EEPROM（按字节操作）或者闪速存储器 Flash（按扇区操作）、随机访问存储器 RAM，以及固化在只读存储器 ROM 当中的片内操作系统（COS，Chip Operating System），并且通常内置有 DES、RSA、国密 SMx、SSF 等加解密算法。

目前市场上主流的 IC 卡芯片有恩智浦 NXP 的 Mifare 系列、英飞凌 Infineon 的 SL 系列、、复旦微电子 的 FM 系列，华大半导体的 SHC 和 CIU 系列除此之外，还有 华虹集成电路 的 SHC 系列，以及大唐微电子 的 DMT 系列，紫光国微的 THD 系列。这些芯片主要遵循 《ISO/IEC 7816》 和《ISO/IEC 14443 TypeA》两部协议规范，本文主要介绍了笔者在日常工作当中，经常接触到的各类智能卡相关的技术与规范。

万众期待的 Raspberry Pi 4B 终于发布，之前由于产品原型的需要，一直计划采购 3B+，后来供应商透露新版 4B 稍晚就会面市，所以稍微等待了一段时间，今天终于拿到了一块 2G 内存的板子。一直以为 4B 只会简单的更新一下 SoC 并增大 DDR 容量，但是实际上还带来了 Type-C、Bluetooth 5.0、Micro HDMI、USB 3.0 乃至 DDR4 等诸多崭新升级。而官方推荐的应用范围，开始从教育渗透至工业领域，逐步发展为一套完整的嵌入式生态链。

本文基于树莓派基金会官方提供的 《Raspberry Pi Documentation》，笔者翻译了其中较为常用的配置章节，便于读者拿到板子以后能够快速上手，并避免使用一些官方不推荐的操作和工具库。此外，本文也会涉及 OpenCV、dlib 的编译，以及 Electron 在树莓派上的部署等话题。文章内容将会伴随笔者的日常使用而长期进行更新，欢迎各位爱好者朋友持续关注与勘误。

相较于前一篇运用标准外设库（Standard Peripherals Library）开发的 STM32F403C8T6 微控制器，采用 UFQFPN48 封装的 STM32F401CCU6 则是基于 ARM Cortex®-M4 内核，内置有浮点运算单元（FPU，Float Point Unit）、自适应实时加速器（ART，Adaptive Realtime Accelerator）、数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor）指令，内置 16mHz 高速与 32kHz 低速晶体振荡器，工作时钟频率高达 84mHz，采用 1.7V ~ 3.6V 电源进行供电。

因为 STM32F401CCU6 提供了较大的数据与程序存储空间，所以本文将会基于意法半导体 ST 近年来主推的硬件抽象层（HAL，Hardware Abstraction Layer）以及底层（LL，Low-layer）开发库，并且结合 STM32CubeIDE 提供的便捷图形化配置工具。本文写作过程当中，参考了意法半导体的《STM32F401xC Data Sheet》和《STM32F401xC Reference Manual》以及《Description of STM32F4 HAL & LL drivers》三份官方文档。

Android 可以采用 Kotlin、Java、C++ 语言编写应用程序，Android SDK 会将这些代码连同相应的数据和资源文件编译为 Android 软件包，即一个带有.apk后缀的归档文件，也就是 Android 应用程序的安装文件。本质上 Android 系统是一种多用户的 Linux 系统，每个应用程序都运行在独立的 Linux 用户 ID 和进程之下，从而为每个 Android 应用都提供了独立的安全沙盒，体现了最小权限的设计原则。

鉴于 Google 官方提供了完善的文档，本文并不过多过深的涉及 Android SDK 开发的具体知识细节，仅会在简单介绍 Android 开发当中的一些基本概念之后，着重分析经典/低功耗蓝牙、NFC、WIFI、指纹识别、5G 等硬件外设的通信协议概念以及相应的实现步骤，并且展示一些比较典型的应用场景与示例代码，从而为读者在进行物联网相关项目的开发时，在移动设备应用控制端提供即有的现成经验。

STLink 是由意法半导体公司推出的在线调试编程器，采用5V的USB2.0全速接口进行供电与数据传输，可以方便的对内部固件进行升级，同时支持以 JTAG 或 SWD 模式连接至 STM32 系列微控制器，或者以 SWIM 模式连接至 STM8 系列微控制器，操作温度介于0 ~ 50℃之间。由于 ST 公司极为重视中国市场，因此 STLink 的销售价格相对其它国外大厂的在线仿真设备要实惠许多，基本成为国内嵌入式工程师人手上必备的工具。

本文详细介绍 Keil uVision 5 开发环境下 ST-LINK/V2 版本的调试编程器使用方法，并介绍了相关接口的详细定义与接线方法，文中部分内容翻译至意法半导体官方提供的《用于 STM8 与 STM32 的 ST-LINK/V2 在线调试编程器用户手册》，以确保使用方法与解释的规范性。

JTAG（Joint Test Action Group，联合测试行动组）是一种用于芯片内部测试的国际标准协议，ARM、DSP、FPGA等主流 IC 都对其提供了良好支持，标准 JTAG 接口拥有TMS模式选择、TCK时钟、TDI数据输入、TDO数据输出共 4 条信号线。笔者当前使用的 Mini2440 开发板原厂提供的 JTAG 调试器是采用并口的H-JTAG，由于现在的计算机设备早已经不提供并口支持，因此笔者选择了较为通用的J-Link作为 ARM9 仿真调试器。

J-Link是德国SEGGER公司推出的一款专用于 ARM 内核微控制器的 JTAG 仿真调试设备，能够与 ARM 官方提供的 Keil 集成开发环境无缝衔接，支持 Cortex-A/R、Cortex-M、ARM7、ARM9、ARM11、Renesas RX、Microchip PIC、Silicon Labs 8051、RISC-V 等系列的微控制器。笔者 7 年前购置了一台 J-Link V8 版本的J-Link调试器，当时由于使用不当造成固件丢失，因此特别撰写此文来记录一下固件恢复的过程。

Arduino 是一款非常流行与成熟的电子原型评估套件，其 PCB 硬件、IDE 集成开发环境、板级支持包 全部基于开源共享协议，其中，Eagle 原理图以及 PCB 布线遵循 CC BY-SA 共享协议，而 IDE 集成开发环境的源代码基于 GPL 开源协议，微控制器 MCU 的 C/C++ 板级支持包则是基于 LGPL 开源协议。自从 2005 年第一款 Arduino 开发板面世以来，官方已经推出了琳琅满目的各类硬件以及软件包，叠加各大芯片厂商的助力，整个开源社区的氛围日趋活跃与丰富。

本文首先从入门级的 Arduino Uno 入手，然后逐步过渡至片上资源更为丰富的 Mega 2560，两款都是由 Arduino 官方所推出的 5V 供电电压的开发板。最后引入了携带有 Wifi/Bluetooth 无线接入能力的 ESP8266 和 ESP32，而它们则是采用了国产 3.3V 芯片的开发板，由于开源社区或者芯片原厂提供了兼容 Arduino API 的板级支持包，在较为丰富功能的基础上提供了相对低廉的价格，叠加 Arduino 较为成熟的开发环境，更是加速了 Arduino 的应用与普及。

博主之前文章介绍的STC51系列单片机是一款结构简单、易于学习的嵌入式微控制器，但是由于标准 8051 架构诞生于 70 年代，其硬件架构、资源数量以及编程方式都已显老旧，成本和性能方面也皆落后于其它架构产品，市场占有率逐步遭到侵蚀，目前仅常见于一些教学与发烧友使用的范畴。伴随近几年物联网行业的快速兴起，STM32等基于 ARM Cortex 内核的微控制器，凭借丰富的片上资源与简单易用的标准外设库，逐步成为消费与工业领域中的主流产品。

意法半导体成立于 1987 年，由意大利 SGS 和法国 Thomson 两家半导体企业合并而成，本文所介绍的STM32F103C8T6属于该公司应用极为广泛的型号，其提供的STM32F10x Standard Peripheral Library标准外设库对 STM32 片上资源进行了完善的封装，相对于 ST 公司目前力推的HAL/LL库，标准外设库更加接近于传统的寄存器操作，因而也较为容易向兆易创新的GD32等国产微控制器移植。

伴随 NB-IOT、LoRa、5G 等无线物联网通信技术的快速成熟，已经诞生近四十余年的 8051 系列微处理，在功耗、性能、开发难易程度方面，已然全面落后于 ARM Cortex-M3 等主流嵌入式微控制器方案。但是由于其技术架构较为经典，寄存器配置相对简洁，在一些低成本场景中依然有所沿用。笔者当前使用的开发板基于宏晶STC89C52RC嵌入式微控制器方案，虽然购置于六年以前，但是依然集成有各类常用的 UART、I²C、SPI 总线模块。

笔者日常开发工作当中，经常需要使用到此类嵌入式总线通信协议，因此参考了官方文档以及相关技术资料，逐步将本文涉及的各类模块驱动移植至当前开发板，便于用作与其它嵌入式设备联调测试之用。近几年，意法半导体的STM32F103C8T6量产价格不断下探，已经逐步接近宏晶的STC8051系列产品，可以预见后者将会逐渐面临市场淘汰，作为一款极为经典的 8 位微控制器，用作测试和实验目的依然是不错的选择。

物联网（IoT，Internet of Things）通过各种网络以及传感器技术，按照约定的协议将无处不在设备联结起来，以进行信息的传输与控制交互，并实现智能化的信息感知与管理，进而构建出万物相联的智能化环境，将网络连接能力渗透进现实世界的方方面面。而伴随近年 5G 无线网的迅速商用，海量物联网设备的接入给传统 Web 通信协议带来了挑战，必须有针对性的采取一系列全新特性的通信协议，从而解决网络环境不可靠、终端设备系统资源有限等关键问题。

MQTT（消息队列遥测传输，Message Queuing Telemetry Transport）协议最早是由 Andy Stanford Clark 和 Arlen Nipper 于 1999 年创建，起初主要是解决卫星与原油管道监测数据的传输问题，拥有最低的电池损耗与最小的带宽占用。后来在 OASIS 标准化组织的推动下于 2014 年 10 月公布了 V3.1.1 版本规范，并于 2019 年 3 月发布了最新的 V5.0 版本规范，目前 MQTT 已经成为物联网通信系统当中较为常用的一种传输协议。