您在严苛物联网环境中实现安全、远程蓝牙低功耗(Bluetooth LE)与 NFC 集成的首选解决方案
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硬件概览
它是如何工作的?
NINA-B416 Click 基于 u-blox 的 NINA-B416 模块,这是一款专业级的独立式 Bluetooth 5.1 低功耗模块,集成了多项先进功能,确保无线通信的可靠性。该模块运行 u-blox 的 u-connectXpress 软件,可通过标准 UART 接口使用 AT 指令轻松配置连接参数,大大简化开发流程。该软件栈支持 Bluetooth LE 串口服务、完整的 GATT 客户端与服务器功能、Beacon 广播、NFC 标签操作,并支持外设与主机双重角色的同时运行,为复杂无线网络拓扑结构提供最大灵活性。凭借这些功能,NINA-B416 Click 是智能建筑、智慧城市、工业自动化、传感器网络与资产追踪等应用的理想解决方案,尤其适合对可靠、安全、长距离蓝牙通信有较高要求的场景。NINA-B416 模块集成了先进的安全机制,例如安全启动(Secure Boot),确保仅
认证过的 u-connectXpress 固件可运行,从而防止未授权代码执行,保护系统完整性。在硬件设计方面,该模块集成 PCB 天线,提供稳定的无线性能,无需额外外部天线组件。模块支持高达 +11dBm 的蓝牙发射功率与 -95dBm 的接收灵敏度(1Mbit/s),在理想条件下通信距离可达 1400 米,特别适用于对连接范围要求高的严苛应用环境。此外,该模块支持多达 8 个蓝牙连接,可高效管理网络中的多个设备。该 Click 板通过 UART 接口实现 NINA-B416 模块与主控 MCU 的通信,采用标准的 UART RX 和 TX 引脚,并通过 CTS 和 RTS 实现硬件流控制,默认波特率为 115200bps,确保数据高效交换。u-connectXpress 软件还扩展了 UART 接口,包含 DSR(数据集准备)与 DTR(终端准备)信号,用于更灵活的通信管
理。板载可编程 RGB LED 指示灯(LD2)可用于显示模块的各种状态,另外还提供两个用户可自定义的按键。除通信引脚外,Click 板还配有 RST 引脚用于硬重启模块,以及用于调试与固件刷写的 SWD 焊盘(兼容 MIKROE 的 6 针 Needle Cable)。此外,NINA-B416 Click 板还支持 NFC 标签功能,配备 u.Fl NFC 天线接口,在 13.56MHz 频率下以 106kbps 的速率运行。作为 NFC 标签,NINA-B416 可被读卡器读取,但不能读取其他 NFC 标签或主动发起通信。该 Click 板仅支持 3.3V 逻辑电平工作。若使用逻辑电平不同的 MCU,需进行电平转换。此外,板载软件库包含一组易于使用的函数与示例代码,用户可据此进行二次开发。
功能概述
开发板
Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO®
Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,支持ST-LINK USB VBUS或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用
连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M0
MCU 内存 (KB)
192
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
20480
你完善了我!
配件
Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。
运行在 13.56MHz 的 RFID 标签符合 ISO14443-A 标准,确保了高频通信。这种近距离卡技术,通常以 MIFARE 卡为代表,在访问控制、公共交通和支付系统等应用中实现了安全且无接触的交互。ISO14443-A 标准定义了通信协议,并包含防冲突机制以便同时处理多个卡片。这些 RFID 标签具有可变的内存容量,从几字节到几千字节不等,满足不同应用需求。为确保数据安全,该标准集成了加密和身份验证等功能。以 MIFARE 技术为代表的这些标签因其高效性而广泛应用,在多种识别和访问场景中显著提高了便利性和安全性。

Circular NFC R25 Antenna 是一款 PCB 天线,旨在作为开发板的延伸部分使用,可远程放置在所需位置,例如塑料外壳、现有产品内部,甚至显示屏下方。该天线采用圆形设计,直径为 25mm。需要特别指出的是,这款天线适用于工作频率为 13.56MHz 的 NFC 和 RFID 应用。

6-pin Needle Cable 是一款紧凑型编程电缆,由高质量材料制成,耐用且便于携带,其小型方形设计与 0805 电阻相似。该电缆专为快速编程和调试而设计,配备 6 针 0.1″ 间距的扁平带状连接器,可手持操作或临时固定,是快速可靠的调试工具。

使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
软件支持
库描述
NINA-B416 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。
示例描述
本示例演示如何使用 NINA-B416 Click 板处理来自连接蓝牙设备的数据。
关键功能:
ninab416_cfg_setup- 初始化 Click 配置结构体为默认值。ninab416_init- 初始化 NINA-B416 Click 所需的所有引脚和外设ninab416_cmd_run- 向模块发送指定命令。ninab416_cmd_set- 为指定命令设置值。ninab416_cmd_get- 读取模块中指定命令的当前值。
应用初始化
初始化驱动程序与日志记录器。
应用任务
任务分为以下几个阶段:
NINAB416_POWER_UP- 上电模块,执行出厂重置,并读取系统信息。NINAB416_EXAMPLE- 执行蓝牙终端交互示例,处理来自已连接蓝牙设备的所有数据,并发送相应的响应信息。
开源
代码示例
完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio。 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。
/*!
* @file main.c
* @brief NINA-B416 Click Example.
*
* # Description
* This example demonstrates the use of NINA-B416 Click board by processing data
* from a connected BT device.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes the driver and logger.
*
* ## Application Task
* Application task is split in few stages:
* - NINAB416_POWER_UP:
* Powers up the device, performs a factory reset and reads system information.
* - NINAB416_EXAMPLE:
* Performs a BT terminal example by processing all data from a connected BT device
* and sending back an adequate response messages.
*
* ## Additional Function
* - static void ninab416_clear_app_buf ( void )
* - static void ninab416_log_app_buf ( void )
* - static err_t ninab416_process ( ninab416_t *ctx )
* - static err_t ninab416_read_response ( ninab416_t *ctx, uint8_t *rsp )
* - static err_t ninab416_power_up ( ninab416_t *ctx )
* - static err_t ninab416_example ( ninab416_t *ctx )
*
* @note
* We have used the Serial Bluetooth Terminal smartphone application for the test.
* A smartphone and the Click board must be paired to exchange messages.
*
* @author Stefan Filipovic
*
*/
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ninab416.h"
// Message content
#define MESSAGE_CONTENT "NINA-B416 Click board - demo example."
static ninab416_t ninab416;
static log_t logger;
// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE 600
#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200
static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
/**
* @brief Example states.
* @details Predefined enum values for application example state.
*/
typedef enum
{
NINAB416_POWER_UP = 1,
NINAB416_EXAMPLE
} ninab416_app_state_t;
static ninab416_app_state_t app_state = NINAB416_POWER_UP;
/**
* @brief NINA-B416 clearing application buffer.
* @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
* @note None.
*/
static void ninab416_clear_app_buf ( void );
/**
* @brief NINA-B416 log application buffer.
* @details This function logs data from application buffer to USB UART.
* @note None.
*/
static void ninab416_log_app_buf ( void );
/**
* @brief NINA-B416 data reading function.
* @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #ninab416_t object definition for detailed explanation.
* @return @li @c 0 - Read some data.
* @li @c -1 - Nothing is read.
* See #err_t definition for detailed explanation.
* @note None.
*/
static err_t ninab416_process ( ninab416_t *ctx );
/**
* @brief NINA-B416 read response function.
* @details This function waits for a response message, reads and displays it on the USB UART.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #ninab416_t object definition for detailed explanation.
* @param[in] rsp Expected response.
* @return @li @c 0 - OK response.
* @li @c -2 - Timeout error.
* @li @c -3 - Command error.
* See #err_t definition for detailed explanation.
* @note None.
*/
static err_t ninab416_read_response ( ninab416_t *ctx, uint8_t *rsp );
/**
* @brief NINA-B416 power up function.
* @details This function powers up the device, performs a factory reset and reads system information.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #ninab416_t object definition for detailed explanation.
* @return @li @c 0 - OK.
* @li @c != 0 - Read response error.
* See #err_t definition for detailed explanation.
* @note None.
*/
static err_t ninab416_power_up ( ninab416_t *ctx );
/**
* @brief NINA-B416 example function.
* @details This function performs a BT terminal example by processing all data from
* a connected BT device and sending back an adequate response messages.
* @param[in] ctx : Click context object.
* See #ninab416_t object definition for detailed explanation.
* @return @li @c 0 - OK.
* @li @c != 0 - Read response error.
* See #err_t definition for detailed explanation.
* @note None.
*/
static err_t ninab416_example ( ninab416_t *ctx );
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg; /**< Logger config object. */
ninab416_cfg_t ninab416_cfg; /**< Click config object. */
/**
* Logger initialization.
* Default baud rate: 115200
* Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
* @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX
* are defined as HAL_PIN_NC, you will
* need to define them manually for log to work.
* See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
*/
LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
log_init( &logger, &log_cfg );
log_info( &logger, " Application Init " );
// Click initialization.
ninab416_cfg_setup( &ninab416_cfg );
NINAB416_MAP_MIKROBUS( ninab416_cfg, MIKROBUS_1 );
if ( NINAB416_OK != ninab416_init( &ninab416, &ninab416_cfg ) )
{
log_error( &logger, " Communication init." );
for ( ; ; );
}
log_info( &logger, " Application Task " );
app_state = NINAB416_POWER_UP;
log_printf( &logger, ">>> APP STATE - POWER UP <<<\r\n\n" );
}
void application_task ( void )
{
switch ( app_state )
{
case NINAB416_POWER_UP:
{
if ( NINAB416_OK == ninab416_power_up( &ninab416 ) )
{
app_state = NINAB416_EXAMPLE;
log_printf( &logger, ">>> APP STATE - EXAMPLE <<<\r\n\n" );
}
break;
}
case NINAB416_EXAMPLE:
{
ninab416_example( &ninab416 );
break;
}
default:
{
log_error( &logger, " APP STATE." );
break;
}
}
}
int main ( void )
{
/* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
#ifdef PREINIT_SUPPORTED
preinit();
#endif
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
return 0;
}
static void ninab416_clear_app_buf ( void )
{
memset( app_buf, 0, app_buf_len );
app_buf_len = 0;
}
static void ninab416_log_app_buf ( void )
{
for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
{
log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
}
}
static err_t ninab416_process ( ninab416_t *ctx )
{
uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
int32_t overflow_bytes = 0;
int32_t rx_cnt = 0;
int32_t rx_size = ninab416_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) )
{
if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE )
{
overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
}
for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ )
{
if ( rx_buf[ rx_cnt ] )
{
app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
}
}
return NINAB416_OK;
}
return NINAB416_ERROR;
}
static err_t ninab416_read_response ( ninab416_t *ctx, uint8_t *rsp )
{
#define READ_RESPONSE_TIMEOUT_MS 120000
uint32_t timeout_cnt = 0;
ninab416_clear_app_buf ( );
ninab416_process( ctx );
while ( ( 0 == strstr( app_buf, rsp ) ) &&
( 0 == strstr( app_buf, NINAB416_RSP_ERROR ) ) )
{
ninab416_process( ctx );
if ( timeout_cnt++ > READ_RESPONSE_TIMEOUT_MS )
{
ninab416_log_app_buf( );
ninab416_clear_app_buf( );
log_error( &logger, " Timeout!" );
return NINAB416_ERROR_TIMEOUT;
}
Delay_ms ( 1 );
}
Delay_ms ( 200 );
ninab416_process( ctx );
ninab416_log_app_buf( );
if ( strstr( app_buf, rsp ) )
{
log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
return NINAB416_OK;
}
return NINAB416_ERROR_CMD;
}
static err_t ninab416_power_up ( ninab416_t *ctx )
{
err_t error_flag = NINAB416_OK;
log_printf( &logger, ">>> Perform device hardware reset.\r\n" );
ninab416_reset_device ( ctx );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_URC_GREETING );
log_printf( &logger, ">>> Check communication.\r\n" );
ninab416_cmd_run( ctx, NINAB416_CMD_AT );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
log_printf( &logger, ">>> Reset to factory settings.\r\n" );
ninab416_cmd_run( ctx, NINAB416_CMD_FACTORY_RESET );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
log_printf( &logger, ">>> Reboot device.\r\n" );
ninab416_cmd_run( ctx, NINAB416_CMD_REBOOT_DEVICE );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_URC_GREETING );
log_printf( &logger, ">>> Get device software version ID.\r\n" );
ninab416_cmd_run( ctx, NINAB416_CMD_GET_SW_VERSION );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
log_printf( &logger, ">>> Get BT local name.\r\n" );
ninab416_cmd_get( ctx, NINAB416_CMD_BT_LOCAL_NAME );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
return error_flag;
}
static err_t ninab416_example ( ninab416_t *ctx )
{
err_t error_flag = NINAB416_OK;
uint8_t * __generic_ptr urc_buf_ptr = 0;
uint8_t bt_peer_handle[ 2 ] = { 0 };
uint32_t timeout_cnt = 0;
#define BT_TERMINAL_TIMEOUT_MS 60000
#define BT_TERMINAL_MESSAGE_FREQ_MS 5000
#define TERMINATION_CMD "END"
#define TERMINATION_RESPONSE "Acknowledged, the connection will be terminated in a few seconds."
#define TERMINATION_TIMEOUT "Timeout, closing the connection in a few seconds."
#define NEW_LINE_STRING "\r\n"
log_printf( &logger, ">>> Waiting for a BT peer to establish connection with the Click board...\r\n" );
for ( ; ; )
{
ninab416_clear_app_buf( );
if ( NINAB416_OK == ninab416_process( ctx ) )
{
Delay_ms ( 200 );
ninab416_process( ctx );
ninab416_log_app_buf( );
if ( strstr( app_buf, NINAB416_URC_PEER_CONNECTED ) )
{
log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
log_printf( &logger, ">>> BT peer has connected.\r\n" );
break;
}
}
}
urc_buf_ptr = strstr( app_buf, NINAB416_URC_PEER_CONNECTED ) + strlen ( NINAB416_URC_PEER_CONNECTED );
bt_peer_handle[ 0 ] = *urc_buf_ptr;
log_printf( &logger, ">>> Entering data mode. URC and AT commands are not accepted in this mode.\r\n" );
ninab416_cmd_run( ctx, NINAB416_CMD_ENTER_DATA_MODE );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
log_printf( &logger, ">>> Waiting for data (up to 60 seconds)...\r\n" );
log_printf( &logger, ">>> Connection will be terminated if the Click receives an \"END\" string.\r\n" );
for ( ; ; )
{
ninab416_clear_app_buf( );
if ( NINAB416_OK == ninab416_process( ctx ) )
{
Delay_ms ( 100 );
timeout_cnt = 0;
ninab416_process( ctx );
ninab416_log_app_buf( );
if ( strstr( app_buf, TERMINATION_CMD ) )
{
log_printf( &logger, ">>> Terminate connection on demand.\r\n" );
ninab416_generic_write ( ctx, TERMINATION_RESPONSE, strlen ( TERMINATION_RESPONSE ) );
ninab416_generic_write ( ctx, NEW_LINE_STRING, strlen ( NEW_LINE_STRING ) );
break;
}
}
timeout_cnt++;
if ( 0 == ( timeout_cnt % BT_TERMINAL_MESSAGE_FREQ_MS ) )
{
log_printf( &logger, ">>> Sending \"%s\" message to connected device.\r\n", ( char * ) MESSAGE_CONTENT );
ninab416_generic_write ( ctx, MESSAGE_CONTENT, strlen ( MESSAGE_CONTENT ) );
ninab416_generic_write ( ctx, NEW_LINE_STRING, strlen ( NEW_LINE_STRING ) );
}
if ( BT_TERMINAL_TIMEOUT_MS < timeout_cnt )
{
log_printf( &logger, ">>> Terminate connection due to 60s timeout expiration.\r\n" );
ninab416_generic_write ( ctx, TERMINATION_TIMEOUT, strlen ( TERMINATION_TIMEOUT ) );
ninab416_generic_write ( ctx, NEW_LINE_STRING, strlen ( NEW_LINE_STRING ) );
break;
}
Delay_ms ( 1 );
}
log_printf( &logger, ">>> Switching back to command mode.\r\n" );
Delay_ms ( 1000 );
Delay_ms ( 1000 );
ninab416_generic_write ( ctx, NINAB416_CMD_ENTER_CMD_MODE, strlen ( NINAB416_CMD_ENTER_CMD_MODE ) );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
log_printf( &logger, ">>> Closing BT peer connection.\r\n" );
ninab416_cmd_set( ctx, NINAB416_CMD_CLOSE_PEER, bt_peer_handle );
error_flag |= ninab416_read_response( ctx, NINAB416_RSP_OK );
return error_flag;
}
// ------------------------------------------------------------------------ END
额外支持
资源
类别:蓝牙/蓝牙低功耗

































