UM2606
Uživatelská příručka

Začínáme s IOTA Distributed Ledger
Rozšíření technologického softwaru pro STM32Cube

Zavedení

The X-CUBE-IOTA1 rozšiřující softwarový balík pro STM32Cube běží na STM32 a obsahuje middleware umožňující funkce IOTA Distributed Ledger Technology (DLT).
IOTA DLT je vrstva pro vypořádání transakcí a přenos dat pro internet věcí (IoT). IOTA umožňuje lidem a strojům převádět peníze a/nebo data bez jakýchkoli transakčních poplatků v důvěryhodném, decentralizovaném prostředí bez povolení. Tato technologie dokonce umožňuje mikroplatby bez potřeby důvěryhodného zprostředkovatele jakéhokoli druhu. Rozšíření je postaveno na softwarové technologii STM32Cube, která usnadňuje přenositelnost mezi různými mikrokontroléry STM32. Aktuální verze softwaru běží na B-L4S5I-IOT01A Discovery kit pro IoT uzel a připojuje se k internetu přes připojené Wi-Fi rozhraní.

SOUVISEJÍCÍ ODKAZY

Navštivte ekosystém STM32Cube web Další informace naleznete na stránce www.st.com
https://www.iota.org/get-started/what-is-iota
https://docs.iota.org/docs/getting-started/1.1/introduction/overview
https://iota-beginners-guide.com
https://chrysalis.docs.iota.org
https://iota-beginners-guide.com/future-of-iota/iota-1-5-chrysalis
https://www.boazbarak.org/cs127/Projects/iota.pdf

Zkratky a zkratky

Tabulka 1. Seznam zkratek

Akronym	Popis
DLT	Technologie distribuované knihy
IDE	Integrované vývojové prostředí
IoT	Internet věcí
PoW	Proof-of-Work

Rozšíření softwaru X-CUBE-IOTA1 pro STM32Cube

Nadview

The X-CUBE-IOTA1 softwarový balík se rozšiřuje STM32Cube funkčnost s následujícími klíčovými funkcemi:

• Kompletní firmware pro vytváření aplikací IOTA DLT pro desky založené na STM32
• Middleware knihovny obsahující:
  – FreeRTOS
  – Správa Wi-Fi
  – šifrování, hashování, ověřování zpráv a digitální podepisování (Cryptolib)
  – zabezpečení na úrovni transportu (MbedTLS)
  – IOTA Client API pro interakci s Tangle
• Kompletní ovladač pro vytváření aplikací s přístupem k senzorům pohybu a prostředí
• Exampsoubory, které vám pomohou pochopit, jak vyvíjet klientskou aplikaci IOTA DLT
• Snadná přenositelnost mezi různými rodinami MCU díky STM32Cube
• Bezplatné, uživatelsky přívětivé licenční podmínky

Rozšíření softwaru poskytuje middleware umožňující IOTA DLT na mikrokontroléru STM32. IOTA DLT je vrstva pro vypořádání transakcí a přenos dat pro internet věcí (IoT). IOTA umožňuje lidem a strojům převádět peníze a/nebo data bez jakýchkoli transakčních poplatků v důvěryhodném, decentralizovaném prostředí bez povolení. Tato technologie dokonce umožňuje mikroplatby bez potřeby důvěryhodného zprostředkovatele jakéhokoli druhu.

IOTA 1.0

Distributed Ledger Technologies (DLT) jsou postaveny na uzlové síti, která udržuje distribuovanou účetní knihu, což je kryptograficky zabezpečená distribuovaná databáze pro záznam transakcí. Uzly vydávají transakce prostřednictvím konsenzuálního protokolu.
IOTA je technologie distribuované účetní knihy speciálně navržená pro IoT.
Distribuovaná kniha IOTA se nazývá spleť a je vytvořena transakcemi vydanými uzly v síti IOTA.
Pro zveřejnění transakce ve spleti musí uzel:

1. ověřit dvě neschválené transakce zvané spropitné
2. vytvořit a podepsat novou transakci
3. provést dostatečný důkaz o práci
4. vysílat novou transakci do sítě IOTA

Transakce je připojena ke spleti spolu se dvěma odkazy ukazujícími na ověřené transakce.
Tuto strukturu lze modelovat jako orientovaný acyklický graf, kde vrcholy představují jednotlivé transakce a hrany představují reference mezi dvojicemi transakcí.
Transakce geneze je u kořene spleti a zahrnuje všechny dostupné tokeny IOTA, nazývané iotas.
IOTA 1.0 používá poněkud nekonvenční implementační přístup založený na trinární reprezentaci: každý prvek v IOTA je popsán pomocí trits = -1, 0, 1 místo bitů a trytes 3 trits místo bajtů. Tryte je reprezentován jako celé číslo od -13 do 13, zakódované pomocí písmen (AZ) a čísla 9.
IOTA 1.5 (Chrysalis) nahrazuje rozvržení trinárních transakcí binární strukturou.
Síť IOTA zahrnuje uzly a klienty. Uzel je připojen k peerům v síti a ukládá kopii spleti. Klient je zařízení se semenem, které se používá k vytváření adres a podpisů.
Klient vytváří a podepisuje transakce a odesílá je do uzlu, aby je síť mohla ověřit a uložit. Výběr transakce musí obsahovat platný podpis. Když je transakce považována za platnou, uzel ji přidá do své účetní knihy, aktualizuje zůstatky dotčených adres a rozešle transakci svým sousedům.

IOTA 1.5 – Chrysalis

Cílem nadace IOTA Foundation je optimalizovat hlavní síť IOTA před Coordicide a nabídnout řešení pro ekosystém IOTA připravené pro podniky. Toho je dosaženo přechodnou aktualizací nazvanou Chrysalis. Hlavní upgrady představené Chrysalis jsou:

• Opakovaně použitelné adresy: přijetí podpisového schématu Ed25519, které nahrazuje Winternitzovo schéma jednoho taktu (W-OTS), umožňuje uživatelům bezpečně posílat tokeny ze stejné adresy několikrát;
• Žádné další svazky: IOTA 1.0 používá k vytváření převodů koncept svazků. Balíčky jsou sada transakcí, které jsou vzájemně propojeny jejich kořenovou referencí (kmenem). S aktualizací IOTA 1.5 je stará konstrukce svazku odstraněna a nahrazena jednoduššími atomovými transakcemi. Vrchol Tangle je reprezentován zprávou, což je druh kontejneru, který může mít libovolné užitečné zatížení (tj. užitečné zatížení tokenu nebo indexaci);
• Model UTXO: původně IOTA 1.0 používala model založený na účtu pro sledování jednotlivých tokenů IOTA: každá adresa IOTA obsahovala určitý počet tokenů a agregovaný počet tokenů ze všech adres IOTA se rovnal celkové nabídce. Místo toho IOTA 1.5 používá model neutracených transakcí nebo UTXO, založený na myšlence sledování neutracených množství tokenů prostřednictvím datové struktury nazývané výstup;
• Až 8 rodičů: s IOTA 1.0 jste vždy museli odkazovat na 2 nadřazené transakce. S Chrysalis je zaveden větší počet odkazovaných nadřazených uzlů (až 8). Pro dosažení nejlepších výsledků se doporučují alespoň 2 unikátní rodiče současně.

SOUVISEJÍCÍ ODKAZY
Další informace o Chrysalis naleznete na této stránce dokumentace

Proof-of-Work

Protokol IOTA používá Proof-of-Work jako prostředek k omezení rychlosti sítě.
IOTA 1.0 používal Curl-P-81 trinární hashovací funkce a vyžadovala hash se shodným počtem koncových nulových tritů k vydání transakce do Tangle.
S Chrysalis je možné vydávat binární zprávy libovolné velikosti. Tento RFC popisuje, jak přizpůsobit stávající mechanismus PoW novým požadavkům. Jeho cílem je co nejméně narušit současný mechanismus PoW.

Architektura

Toto rozšíření STM32Cube umožňuje vývoj aplikací přistupujících a využívajících middleware IOTA DLT.
Je založen na hardwarové abstraktní vrstvě STM32CubeHAL pro mikrokontrolér STM32 a rozšiřuje STM32Cube o specifický balíček podpory desky (BSP) pro rozšiřující desku mikrofonu a middlewarové komponenty pro zpracování zvuku a USB komunikaci s PC.
Softwarové vrstvy používané aplikačním softwarem pro přístup a použití rozšiřující desky mikrofonu jsou:

• Vrstva STM32Cube HAL: poskytuje obecnou sadu rozhraní API pro více instancí pro interakci s vyššími vrstvami (aplikace, knihovny a zásobníky). Skládá se z generických a rozšiřujících API založených na společné architektuře, která umožňuje dalším vrstvám, jako je vrstva middlewaru, fungovat bez specifických hardwarových konfigurací mikrokontrolérů (MCU). Tato struktura zlepšuje znovupoužitelnost kódu knihovny a zaručuje snadnou přenositelnost zařízení.
• Vrstva Board Support Package (BSP): je sada API, která poskytuje programovací rozhraní pro určité periferie specifické pro desku (LED, uživatelské tlačítko atd.). Toto rozhraní také pomáhá při identifikaci konkrétní verze desky a poskytuje podporu pro inicializaci požadovaných periferií MCU a čtení dat.

Obrázek 1. Architektura softwaru X-CUBE-IOTA1

Struktura složek

Obrázek 2. Struktura složek X-CUBE-IOTA1

V softwarovém balíčku jsou zahrnuty následující složky:

• Dokumentace: obsahuje zkompilovaný HTML file generované ze zdrojového kódu a podrobné dokumentace softwarových komponent a API
• Ovladače: obsahuje ovladače HAL a ovladače specifické pro desky pro podporované desky a hardwarové platformy, včetně těch pro komponenty na desce a vrstvu abstrakce hardwaru nezávislou na dodavateli CMSIS pro řadu procesorů ARM® Cortex®-M
• Middleware: obsahuje knihovny obsahující FreeRTOS; Správa Wi-Fi; šifrování, hashování, ověřování zpráv a digitální podepisování (Cryptolib); zabezpečení na úrovni dopravy (MbedTLS); IOTA Client API pro interakci s Tangle
• Projekty: obsahuje exampsoubory, které vám pomohou vyvinout klientskou aplikaci IOTA DLT pro podporovanou platformu založenou na STM32 (B-L4S5I-IOT01A), se třemi vývojovými prostředími, IAR Embedded Workbench for ARM (EWARM), RealView Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) a STM32CubeIDE

API

Podrobné technické informace s plnou funkcí uživatelského API a popisem parametrů jsou v kompilovaném HTML file ve složce „Dokumentace“.

Popis aplikace IOTA-Client

Projekt files pro aplikaci IOTA-Client lze nalézt v: $BASE_DIR\Projects\B-L4S5IIOT01A\Applications\IOTA-Client.
Projekty připravené k sestavení jsou k dispozici pro více IDE.
Uživatelské rozhraní je poskytováno přes sériový port a musí být nakonfigurováno s následujícím nastavením:

Obrázek 3. Tera Term – Nastavení terminálu

Obrázek 4. Tera Term – Nastavení sériového portu

Chcete-li aplikaci spustit, postupujte podle níže uvedeného postupu.
Krok 1. Otevřete sériový terminál pro zobrazení protokolu zpráv.
Krok 2. Zadejte konfiguraci sítě Wi-Fi (SSID, režim zabezpečení a heslo).
Krok 3. Nastavte certifikáty kořenové CA TLS.
Krok 4. Zkopírujte a vložte obsah Projects\B-L4S5I-IOT01A\Applications\IOTAClient\usertrust_thetangle.pem. Zařízení je používá k ověření vzdálených hostitelů prostřednictvím TLS.

Poznámka: Po konfiguraci parametrů je můžete změnit restartováním desky a stisknutím uživatelského tlačítka (modré tlačítko) do 5 sekund. Tato data budou uložena do paměti Flash.

Obrázek 5. Nastavení parametrů Wi-Fi

Krok 5. Počkejte, až se zobrazí zpráva „Pokračujte stisknutím libovolné klávesy“. Obrazovka se poté obnoví seznamem hlavních funkcí:

• Odeslat obecnou indexační zprávu
• Odeslat zprávu indexačního senzoru (včetně timetamp, teplota a vlhkost)
• Získejte rovnováhu
• Odeslat transakci
• Další funkce

Obrázek 6. Hlavní nabídka

Krok 6. Vyberte možnost 3 a otestujte jednu z následujících funkcí:

Získejte informace o uzlu	Získejte tipy
Získejte výstup	Výstupy z adresy
Získejte rovnováhu	Chyba odezvy
Získejte zprávu	Odeslat zprávu
Najít zprávu	Testovací peněženka
Tvůrce zpráv	Otestujte kryptoměnu

Obrázek 7. Další funkce

SOUVISEJÍCÍ ODKAZY
Další podrobnosti o funkcích IOTA 1.5 naleznete v dokumentaci klienta IOTA C

Průvodce nastavením systému

Popis hardwaru

Uzel IoT sady Discovery STM32L4+

Discovery kit B-L4S5I-IOT01A pro uzel IoT vám umožňuje vyvíjet aplikace pro přímé připojení ke cloudovým serverům.
Sada Discovery umožňuje širokou škálu aplikací využitím nízkoenergetické komunikace, vícecestného snímání a funkcí řady STM4L32+ na bázi jádra ARM®Cortex® -M4+.
Podporuje připojení Arduino Uno R3 a PMOD poskytující neomezené možnosti rozšíření s velkým výběrem vyhrazených přídavných desek.

Obrázek 8. B-L4S5I-IOT01A Discovery kit

Nastavení hardwaru

Jsou zapotřebí následující hardwarové komponenty:

1. jedna STM32L4+ Discovery kit pro IoT uzel vybavený Wi-Fi rozhraním (objednací kód: B-L4S5I-IOT01A)
2. kabel USB typu A až Mini-B USB typu B pro připojení vyhledávací desky STM32 k počítači

Nastavení softwaru

K nastavení vývojového prostředí pro vytváření aplikací IOTA DLT pro B-L4S5I-IOT01A jsou potřeba následující softwarové komponenty:

• X-CUBE-IOTA1: firmware a související dokumentace je k dispozici na st.com
• vývojový řetězec nástrojů a kompilátor: rozšiřující software STM32Cube podporuje následující prostředí:
  – IAR Embedded Workbench pro ARM ® (EWARM) toolchain + ST-LINK/V2
  – SkutečnéView Sada nástrojů Microcontroller Development Kit (MDK-ARM) + ST-LINK/V2
  – STM32CubeIDE + ST-LINK/V2

Nastavení systému

Deska B-L4S5I-IOT01A Discovery umožňuje využití funkcí IOTA DLT. Deska integruje debugger/programátor ST-LINK/V2-1. Příslušnou verzi ovladače ST-LINK/V2-1 USB si můžete stáhnout na STSW-LINK009.

Historie revizí

Tabulka 2. Historie revizí dokumentu

Datum	Revize	Změny
13. června 19	1	Počáteční vydání
18. června 19	2	Aktualizována část 3.4.8.1 TX_IN a TX_OUT, část 3.4.8.3 Odesílání dat přes nulovou hodnotu transakce a část 3.4.8.4 Zasílání finančních prostředků prostřednictvím převodních transakcí.
6. května 21	3	Aktualizovaný úvod, oddíl 1 Zkratky a zkratky, oddíl 2.1 Přesview, Část 2.1.1 IOTA 1.0, Část 2.1.3 Korektura práce, Část 2.2 Architektura, Část 2.3 Struktura složek, Část 3.2 Nastavení hardwaru, Část 3.3 Nastavení softwaru a Část 3.4 Nastavení systému. Oddíl 2 odstraněn a nahrazen odkazem v úvodu. Odstraněna část 3.1.2 Transakce a balíčky, část 3.1.3 Účet a podpisy, část 3.1.5 Hašování. Sekce 3.4 Jak psát aplikace a související podsekce, Sekce 3.5 Popis aplikace IOTALightNode a související podsekce a Sekce 4.1.1 STM32 Platforma Nucleo Přidána část 2.1.2IOTA 1.5 – Chrysalis, část 2.5 Popis aplikace IOTA-Client, část 2.4 API a část 3.1.1 Uzel IoT sady STM32L4+ Discovery kit.

 

DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ - PŘEČTĚTE SI POZORNĚ

STMicroelectronics NV a její dceřiné společnosti („ST“) si vyhrazují právo provádět změny, opravy, vylepšení, úpravy a vylepšení produktů ST a / nebo tohoto dokumentu kdykoli bez předchozího upozornění. Před zadáním objednávky by kupující měli získat nejnovější relevantní informace o produktech ST. Produkty ST se prodávají v souladu s podmínkami prodeje společnosti ST platnými v době potvrzení objednávky.

Za výběr, výběr a používání produktů ST nese výhradní odpovědnost kupující a společnost ST nepřebírá žádnou odpovědnost za pomoc s aplikací ani za design produktů kupujících.
Společnost ST zde neuděluje žádnou výslovnou ani předpokládanou licenci k právu duševního vlastnictví.
Další prodej produktů ST s ustanoveními odlišnými od informací uvedených v tomto dokumentu ruší jakoukoli záruku poskytnutou společností ST na takový produkt.
ST a logo ST jsou ochranné známky společnosti ST. Další informace o ochranných známkách ST naleznete na adrese www.st.com/trademarks. Všechny ostatní názvy produktů nebo služeb jsou majetkem jejich příslušných vlastníků.
Informace v tomto dokumentu nahrazují a nahrazují informace dříve uvedené v předchozích verzích tohoto dokumentu.
© 2021 STMicroelectronics – Všechna práva vyhrazena

Dokumenty / zdroje

ST X-CUBE-IOTA1 rozšiřující softwarový balíček pro STM32Cube [pdfUživatelská příručka ST, X-CUBE-IOTA1, rozšíření, softwarový balíček, pro, STM32Cube

Reference

• Uživatelská příručka