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如何使用ST AIoT Craft通过蓝牙获取推理数据

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STMCU-管管 发布时间:2026-3-20 16:05

引言

如今,通过网关和传感器板搭建物联网系统,并通过蓝牙获取推理数据,已变得前所未有的简便。本指南将介绍如何使用一块Raspberry Pi开发板以及一块STEVAL-MKBOXPRO开发板搭建一个物联网系统并进行部署。此外,还将说明如何在机器学习内核 (MLC) 智能传感器上运行决策树模型,并将推理数据发送到云端。这样一来,您就可以在云端收集事件,并以此为基础创建专属的垂直应用。

1.硬件需求

  • 一块STEVAL-MKBOXPRO开发板(目前仅该开发板支持基于BLE的部署。)
  • 一块Raspberry Pi开发板(推荐使用配备8GB RAM的第4代或第5代),并搭配原装电源,以免出现欠压问题(Pi 4需配备5.1 V/15.3 W电源,Pi 5需配备5.1 V/27 W电源,详见故障排除章节。)
  • 一根USB-A转USB Type-C®数据线。
  • 一张用于运行网关映像的microSD™卡。
  • 一个microSD™转USB-A适配器,用于刷写网关映像。

网关可通过Wi-Fi或以太网连接到互联网。目前暂不支持网关通过代理/防火墙运行。

2. “我的物联网系统”视图

打开“我的物联网系统”(My IoT Systems) 视图,可以看到与之前克隆的“入门”项目相关的物联网系统。每个条目代表一个可以配置并部署到实际环境中的系统。 51.png

图1 :ST AIoT Craft –我的物联网系统

点击所选系统的[查看详情] (View Details) 按钮,即可访问其信息页面。

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图2 :ST AIoT Craft –我的物联网系统,查看详情

3. 配置和部署物联网系统

如果选定的项目刚被克隆,请点击[ 配置和部署] (Configure and deploy) 按钮继续操作。系统会列出搭建上述系统本身所需的项目清单。

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图3 :ST AIoT Craft –新的物联网部署(部署详情及所需项目)

点击[ 开始] (Start) 按钮会打开一个向导,引导您完成系统的配置和部署。您可以随时按下返回 (Back) 按钮。回到之前的步骤。

4. 网关设置

首先需要设置网关,即需要对网关进行配置,使其能够连接到ST AIoT Craft和底层IoT Hub。

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图4 :ST AIoT Craft –网关设置

请按照以下步骤操作:

  1. 从官方网站下载Raspberry Pi Imager软件。
  2. 下载预配置的Raspberry Pi映像,该映像运行Raspberry Pi OS操作系统,并预装了Azure IoT Edge软件栈,以及运行物联网系统所需的软件模块。
  3. 使用Raspberry Pi Imager工具将映像刷写到microSD™卡中。

选好设备型号后,选择在第2步中下载的映像文件作为目标操作系统。将microSD™卡插入主机,并选择合适的大容量存储驱动器,以此来完成配置。

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图5 :Raspberry Pi Imager –选择合适的大容量存储驱动器

请勿在下一个视图中应用操作系统的任何自定义设置,因为映像文件已完成所有必要设置,更改预期配置可能会导致系统故障。

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图6 :Raspberry Pi Imager –请勿应用操作系统的任何自定义设置

刷写映像,完成后取出microSD™卡。

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图7 :Raspberry Pi Imager –刷写映像,完成后取出microSD

5. 部署云资源

完成映像刷写后,点击[ 部署云资源] (Deploy cloud resource) 按钮进入一个新视图,在其中可将所需资源部署至云端。

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图8 :ST AIoT Craft –在云端部署物联网系统资源

对于初步评估,可使用完全由意法半导体托管的预配置云环境,即选择ST Azure

如果该解决方案符合您的需求,您可以选择[ 云协议栈] (Cloud stacks),将整个物联网系统部署到专属的云订阅中 具体操作说明详见在线文档

点击[ 部署设备] (Deploy device) 按钮,将所需资源实例化。

接下来,生成一个staiotcraft_config.ini 配置文件,其中包含网关连接到Azure IoT Hub所需的参数。这些参数包括DPS的*范围ID 、网关的注册ID 及其安全密钥* ,以及Wi-Fi凭证(如指定)。

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图9 :ST AIoT Craft –生成网关配置

下载此配置文件并将其复制到microSD™卡的bootfs 分区(映射到Raspberry Pi OS文件系统的/boot/firmware 文件夹),然后将该卡插入网关。

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图10 :ST AIoT Craft –部署配置

6. 连接物联网系统

检查路由器和/或以太网电缆,确保网关位置正确,并且可与云端正常通信。

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图11 :ST AIoT Craft –连接物联网系统

接通网关电源,等待其自动配置。配置完成后,您可以在部署详情中查看状态更新。

7. 叶设备设置

本步骤会将正确的固件刷写到叶设备中,完成该设备的准备工作。首先,选择想要使用的连接方式,例如,在本例中选择Bluetooth® LE。

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图12 :ST AIoT Craft –选择传感器设备与网关的连接方式

如果希望通过USB接口以有线连接方式部署系统,请切换到基于USB的物联网系统分步指南。在需要时,您可以随时重新配置系统,并选择Bluetooth® LE连接。

注意:

  • 一般而言,以下两种情况更适合使用USB连接:一是环境中存在严重的无线电干扰;二是传感器板与运行时靠近网关的设备进行物理集成。此外,USB连接不受无线篡改的影响,因此安全性更高。
  • 相反,如果安全要求不那么严格、叶设备连接到移动部件(例如关节、机械臂)或电磁干扰较小,Bluetooth® LE连接则更具优势。Bluetooth® LE具备无线灵活性,因此对于移动或动态应用至关重要。
  • 这一考量基于以下事实:其他在2.4 GHz频段工作的设备可能会产生噪声和信号冲突,导致数据包丢失或重传。高强度的干扰会因此缩短Bluetooth® LE连接的有效通信距离并降低数据吞吐量。

如采用Bluetooth® LE连接,需将ai_ssm固件刷写到传感器板上。该固件会在MLC智能传感器上运行决策树模型,基于收集的数据进行实时推理,并使用专有协议以信标模式经Bluetooth® LE传输推理结果。

传感器板的刷写操作可通过以下任一方式完成:

  • 在主机PC上通过Web门户刷写。
  • 使用ST AIoT Craft移动应用。

后续章节将分别介绍这两种方式。

7.1 通过Web 门户设置叶设备

将开发板连接到主机PC,即可使用Web门户将固件刷写到开发板上。

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图13 :ST AIoT Craft –配置传感器设备

具体步骤如下:

  1. 使用USB线缆将开发板连接到主机PC。
  2. 接通开发板电源,同时按住用户按钮进入直接固件更新 (DFU) 模式。
  3. 等待编程面板将固件刷写到开发板上。

注意:

  • 固件二进制文件中包含以7个字符构成的开发板名称,该名称会与信标模式下的推理数据一起广播。网关会将其识别为已部署项目中的已知设备。

刷写完成后,接通开发板电源。如果设备内部电池已充电,它将以Bluetooth® LE直连模式启动,并以蓝色**LED**常亮 指示正在等待连接。

跳转到“完成部署 ”章节,完成部署流程。

7.2通过移动应用设置叶设备

如果选择Bluetooth® LE连接,还可通过官方的ST AIoT Craft移动应用刷写开发板。扫描下方面板右侧显示的二维码,即可获取该应用:

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图14 :ST AIoT Craft –还可通过官方的ST AIoT Craft 移动应用刷写开发板

在移动设备上安装好移动应用后,打开应用 (a),然后扫描前述网页左侧显示的项目二维码 (b)。

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该应用会显示附近的开发板 (a),点击目标设备,即可开始通过无线方式更新固件 (b)。

66.png

更新过程启动 (a),并持续进行 (b),直至完成 (c)。

67.png

完成后,设备将使用新固件以Bluetooth® LE直连模式重新启动,并以蓝色LED常亮 指示正在等待连接。点击开发板,使应用与其连接 (a),并开始配置 (b),即设置其广播名称 (c)(本例中为syx7qZc ),然后上传项目中可用的MLC模型 (d)。 70.png

以7个字符构成的开发板名称将与推理数据一同广播,以便移动应用和网关能够识别发送方设备。现在您可以在移动应用上对模型进行验证。

image.png

8. 完成部署

按下全部完成,检查部署状态 (All done, check the deployment status) 按钮,继续部署物联网系统。

首次运行时,网关会自行配置网关本身和传感器节点。具体而言,网关会将microSD™卡上的文件系统分区扩展到可用空间,并配置所有必需的服务。此外,Web门户会向网关发送一份部署清单文件,使其运行处理该物联网系统所需的一组Docker模块

图15 :ST AIoT Craft –系统配置监控

这个过程可能需要几分钟时间,具体时长取决于网络连接速度。而且,虽然提供的网关映像已包含所有必要的Edge 模块,但任何新版本都必须从官方容器注册表下载,而这会增加启动时间。

点击检查网关 (Inspect gateway) 按钮,会在浏览器中打开一个新的标签页,实时显示网关上运行的模块。

仅当网关和PC 连接到同一网络、多播DNS (mDNS) 已启用且主机操作系统支持时,才能从主机PC 访问此视图。例如,通过MITM 代理可能无法访问。

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图15 :ST AIoT Craft –系统配置监控

这个过程可能需要几分钟时间,具体时长取决于网络连接速度。而且,虽然提供的网关映像已包含所有必要的Edge 模块,但任何新版本都必须从官方容器注册表下载,而这会增加启动时间。

点击检查网关 (Inspect gateway) 按钮,会在浏览器中打开一个新的标签页,实时显示网关上运行的模块。

仅当网关和PC 连接到同一网络、多播DNS (mDNS)已启用且主机操作系统支持时,才能从主机PC 访问此视图。例如,通过MITM 代理可能无法访问。

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图16 :ST AIoT Craft 网关监控器–Docker 模块

通过此监控页面,您可以随时查看模块日志、重启模块以及重启或关闭网关。例如,下图显示了edgeMLC 主应用模块的日志,从中您可以了解网关的运行情况。

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图17 :edgeMLC 主应用模块的日志

系统启动后,您会看到一些模块开始运行。 78.png

图18 :ST AIoT Craft –部分模块正在运行

在某个节点,系统会要求您授权网关连接到ST AIoT Craft服务,其操作与您授权浏览器或其他客户端进行连接一样。

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图19 :ST AIoT Craft –授权网关连接到ST AIoT Craft 服务

部署过程结束时,所有网关模块均已开始运行。设备已在所使用的IoT Hub中完成配置,同时也会显示在ST AIoT Craft Web门户的物联网系统视图中。

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图20 :ST AIoT Craft –系统已准备就绪,可以使用

点击开始监控 (Start monitoring) 按钮继续操作,通过推理模式进行监控。

目前,使用Bluetooth® LE 连接时,数据记录功能处于禁用状态。

9. 通过推理模式监控遥测数据

在此视图中,您可以将系统设置为推理 (Inference) 模式,以便在实际部署系统的MLC传感器上评估预训练的机器学习 (ML) 模型。 81.png

图21 :ST AIoT Craft –将系统设置为推理模式

网关从云端的工作区下载模型,并在几秒钟内将其刷写到传感器板上。然后,您可以按下开始 (Start) 按钮,在目标设备上启动推理算法。 82.png

图22 :ST AIoT Craft –在目标设备上启动推理算法

以入门项目“智能资产跟踪”为例,系统会显示类似上图的图表。

由传感器节点中的MLC检测到的事件会被网关收集,并转发到云端。

每次通过Bluetooth® LE发送一条广播消息,橙色**LED** 就会点亮。

10. 调试和故障排除

如在设置物联网系统时遇到任何问题,请参阅调试和故障排除页面。

总结

本文介绍了如何使用网关和传感器板搭建物联网系统,并通过蓝牙获取推理数据。现在,您可以使用一块Raspberry Pi开发板和一块STEVAL-MKBOXPRO开发板搭建一个物联网系统并进行部署,在机器学习内核 (MLC) 智能传感器上运行决策树模型,并将推理数据发送到云端。立即试用

如需了解更多信息,请参阅在线文档物联网系统,其中还介绍了如何部署基于USB连接的物联网系统

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