体验DWM1000和PIC18F26K22带来的突破性UWB技术

每一厘米都至关重要

已发布 6月 25, 2024

点击板

UWB Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F26K22

我们的超宽带 (UWB) 收发器在双向测距和到达时间差 (TDOA) 系统中设立了新的标准，确保10厘米的精度，适用于室内定位、资产管理等应用。

硬件概览

它是如何工作的？

UWB Click 基于 Qorvo 的 DWM1000，这是一款符合 UWB 标准的无线收发模块。模块上集成了射频组件、Qorvo UWB 收发器和其他组件。DWM1000 使 UWB 通信和测距功能的集成变得经济高效且复杂度降低，大大加快了设计实现速度。该模块使实时定位系统 (RTLS) 中的对象定位精度达到室内 10cm，数据传输速率高达 6.8 Mbps，得益于相干接收器技术，通信范围可达 300m。模块包含一个板载的 38.4 MHz 参考晶体，在生产过程中已修剪，以使用收发器的内部芯片晶体修剪电路将初始频率误差降低到约 2 ppm。DWM1000 模块通过标准 SPI 串行接口与 MCU 通信，最大 SPI 频率为 20 MHz。该模块还具有多个 GPIO 引脚，其中两个用于驱动 LED 指示灯，通知用户

使用的收发器配置（TX 或 RX）。此外，它具有复位和中断引脚，连接到 mikroBUS™ 的 INT 和 RST 引脚。当电源接通 DWM1000 时，作为其上电序列的一部分，内部电路将 RST 引脚拉低。RST 保持低电平，直到模块上的晶体振荡器上电并且其输出适用于设备的其余部分，此时 RST 变为高电平。RST 引脚也可以用作输出，在加电时重置外部电路，作为系统启动的一部分。Always-On (AON) 存储器可用于在芯片电压调节器禁用时保留 DWM1000 配置数据的最低功耗操作状态下。根据最终使用的应用程序和系统设计，可能需要调整 DWM1000 设置。为了帮助进行这种调整，可以启用几种内置功能，例如连续波 TX 和连续包传输。为了最大化范围，DWM1000

的发射功率谱密度 (PSD) 应设置为将在其使用的地理区域内允许的最大值。由于模块包含集成天线，发射功率只能通过空中测量。DWM1000 提供了调整发射功率的功能，这些调整可用于在符合法规光谱掩模的同时最大化发射功率。此 Click board™ 使用 SPI 通信接口。它设计为仅在 3.3V 逻辑电平下运行。在将 Click board™ 用于 5V 逻辑电平的 MCU 之前，应进行适当的逻辑电压电平转换。有关 DWM1000 功能、电气规格和典型性能的更多信息，请参阅附带的数据手册。然而，该 Click board™ 配备了一个包含易于使用的功能和用法示例的库，可以用作开发的参考。

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器，来自Microchip，无论它们的引脚数量如何，并且具有一系列独特功能，例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理，设计周到，使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素，如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术，EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验，允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程序/调试模块，该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外，该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源，包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C（USB-C）连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内，包括广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项（图形和

基于字符的LCD）和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持，得益于大量不同的Click板™（超过一千块板），其数量每天都在增长，它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

硅供应商

Microchip

引脚数

RAM (字节)

3896

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Reset

RA0

RST

SPI Chip Select

RA5

SPI Clock

RC3

SCK

SPI Data OUT

RC4

MISO

SPI Data IN

RC5

MOSI

Power Supply

3.3V

Ground

GND

PWM

Interrupt

RB1

INT

SCL

SDA

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

Rotary B 2 Click front image hardware assembly

EasyPIC v8 28pin-DIP - upright/background hardware assembly

NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly

NECTO Output Selection Step Image hardware assembly

Necto DIP image step 7 hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下，“应用程序输出”窗口支持实时数据监控，直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境，以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输，实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置，以确保正常运行。有关分步设置说明，请参考提供的教程。

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据，使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置，请按照提供的教程，其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时，请使用以下函数：plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式，用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称，并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 UWB Click 驱动程序的 API。

关键功能:

uwb_set_mode - 此功能设置设备的工作模式。
uwb_get_transmit_status - 此功能获取传输状态。
uwb_start_transceiver - 此功能启动设备通信。

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 
 * \brief Uwb Click example
 * 
 * # Description
 * UWB Click sends and receive data, depending on the selected device mode.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and configures the click board for the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uwb.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static uwb_t uwb;
static log_t logger;

// Device mode setter - selects the module working mode RX(receiver)/TX(transmitter)
static uint8_t dev_mode = UWB_MODE_TX;

// Transmit buffers
static uint8_t data_tx_1[ 7 ] = "MikroE";
static uint8_t data_tx_2[ 10 ] = "UWB click";

// Transmit length read var
static uint16_t temp_len = 0;

// Recieved data buffer
static uint8_t transmit_data[ 256 ] = { 0 };

// Dev_status var
static uint8_t dev_status = { 0 };

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    uwb_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    uwb_cfg_setup( &cfg );
    UWB_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    uwb_init( &uwb, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
    uwb_enable ( &uwb );
    Delay_ms ( 100 );
    
    uint8_t id_raw[ 4 ] = { 0 };
    uwb.offset = UWB_SUB_NO;                               
    uwb_generic_read( &uwb, UWB_REG_DEV_ID, &id_raw[ 0 ], 4 );
                                 
    uint16_t tag_data = ( ( uint16_t ) id_raw[ 3 ] << 8 ) | id_raw[ 2 ];
    
    if ( UWB_TAG != tag_data )
    {
        log_printf( &logger, " ***** ERROR ***** \r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    
    uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
    
    //-----------------------------------------------------
    
    // Setting device mode and interrupt for that mode as well as clearing dev_status reg.
    uwb_set_mode( &uwb, dev_mode );
    uwb_int_mask_set( &uwb );
    uwb_clear_status( &uwb );

    // Setting device address and network ID
    log_printf( &logger, " ******************** \r\n" );
    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        uwb_set_dev_adr_n_network_id( &uwb, 6, 10 );
        log_printf( &logger, " ***** RECEIVER ***** \r\n" );
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        uwb_set_dev_adr_n_network_id( &uwb, 5, 10 );
        log_printf( &logger, " **** TRANSMITER **** \r\n" );
    }
    log_printf( &logger, " ******************** \r\n" );
    
    Delay_ms ( 100 );

    // Setting default configuartion and tuning device for that configuration
    uwb_use_smart_power( &uwb, UWB_LOW );
    uwb_frame_check( UWB_LOW );
    uwb_frame_filter( &uwb, UWB_LOW );
    uwb_set_transmit_type( &uwb, &UWB_TMODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER[ 0 ] );
    uwb_set_channel( &uwb, UWB_CHANNEL_5 );
    uwb_tune_config( &uwb );

    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        // Setup for first receive
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 29, UWB_HIGH );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 30, UWB_HIGH );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 31, UWB_HIGH );
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_RX );
        uwb_clear_status( &uwb );
        uwb_start_transceiver( &uwb );
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        // Setup for first transmit
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
        uwb_clear_status( &uwb );
        uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_1[ 0 ], 6 );
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
        uwb_start_transceiver( &uwb );
        log_printf( &logger, " - Transmit 1 done - \r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " ***** APP TASK ***** \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    dev_status = uwb_get_qint_pin_status( &uwb );

    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        if ( dev_status )
        {
            // Reading transmitted data, logs it and resetting to receive mode
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            temp_len = uwb_get_transmit_len( &uwb );
            uwb_get_transmit( &uwb, &transmit_data[ 0 ], temp_len );
            log_printf( &logger, "Received data: %s\r\n", transmit_data );
            log_printf( &logger, " - Receive done - \r\n" );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_RX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
        }
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        if ( dev_status )
        {
            // Transmits data, resetting to transmit mode and sets 2sec delay
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_2[ 0 ], 9 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
            log_printf( &logger, " - Transmit 2 done - \r\n" );
            Delay_ms ( 1000 );
            Delay_ms ( 1000 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_1[ 0 ], 6 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
            log_printf( &logger, " - Transmit 1 done - \r\n" );
            Delay_ms ( 1000 );
            Delay_ms ( 1000 );
        }
    }
}

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;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

/*!
 * \file 
 * \brief Uwb Click example
 * 
 * # Description
 * UWB Click sends and receive data, depending on the selected device mode.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and configures the click board for the selected mode.
 * 
 * ## Application Task  
 * Depending on the selected mode, it reads all the received data or sends the desired message
 * every 2 seconds.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "uwb.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static uwb_t uwb;
static log_t logger;

// Device mode setter - selects the module working mode RX(receiver)/TX(transmitter)
static uint8_t dev_mode = UWB_MODE_TX;

// Transmit buffers
static uint8_t data_tx_1[ 7 ] = "MikroE";
static uint8_t data_tx_2[ 10 ] = "UWB click";

// Transmit length read var
static uint16_t temp_len = 0;

// Recieved data buffer
static uint8_t transmit_data[ 256 ] = { 0 };

// Dev_status var
static uint8_t dev_status = { 0 };

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    uwb_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.
    uwb_cfg_setup( &cfg );
    UWB_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    uwb_init( &uwb, &cfg );
    Delay_ms ( 100 );
    
    uwb_enable ( &uwb );
    Delay_ms ( 100 );
    
    uint8_t id_raw[ 4 ] = { 0 };
    uwb.offset = UWB_SUB_NO;                               
    uwb_generic_read( &uwb, UWB_REG_DEV_ID, &id_raw[ 0 ], 4 );
                                 
    uint16_t tag_data = ( ( uint16_t ) id_raw[ 3 ] << 8 ) | id_raw[ 2 ];
    
    if ( UWB_TAG != tag_data )
    {
        log_printf( &logger, " ***** ERROR ***** \r\n" );
        for ( ; ; );
    }
    
    uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
    
    //-----------------------------------------------------
    
    // Setting device mode and interrupt for that mode as well as clearing dev_status reg.
    uwb_set_mode( &uwb, dev_mode );
    uwb_int_mask_set( &uwb );
    uwb_clear_status( &uwb );

    // Setting device address and network ID
    log_printf( &logger, " ******************** \r\n" );
    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        uwb_set_dev_adr_n_network_id( &uwb, 6, 10 );
        log_printf( &logger, " ***** RECEIVER ***** \r\n" );
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        uwb_set_dev_adr_n_network_id( &uwb, 5, 10 );
        log_printf( &logger, " **** TRANSMITER **** \r\n" );
    }
    log_printf( &logger, " ******************** \r\n" );
    
    Delay_ms ( 100 );

    // Setting default configuartion and tuning device for that configuration
    uwb_use_smart_power( &uwb, UWB_LOW );
    uwb_frame_check( UWB_LOW );
    uwb_frame_filter( &uwb, UWB_LOW );
    uwb_set_transmit_type( &uwb, &UWB_TMODE_LONGDATA_RANGE_LOWPOWER[ 0 ] );
    uwb_set_channel( &uwb, UWB_CHANNEL_5 );
    uwb_tune_config( &uwb );

    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        // Setup for first receive
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 29, UWB_HIGH );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 30, UWB_HIGH );
        uwb_set_bit ( &uwb, UWB_REG_SYS_CFG, 31, UWB_HIGH );
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_RX );
        uwb_clear_status( &uwb );
        uwb_start_transceiver( &uwb );
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        // Setup for first transmit
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
        uwb_clear_status( &uwb );
        uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_1[ 0 ], 6 );
        uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
        uwb_start_transceiver( &uwb );
        log_printf( &logger, " - Transmit 1 done - \r\n" );
    }

    log_printf( &logger, " ***** APP TASK ***** \r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    dev_status = uwb_get_qint_pin_status( &uwb );

    if ( UWB_MODE_RX == dev_mode )
    {
        if ( dev_status )
        {
            // Reading transmitted data, logs it and resetting to receive mode
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            temp_len = uwb_get_transmit_len( &uwb );
            uwb_get_transmit( &uwb, &transmit_data[ 0 ], temp_len );
            log_printf( &logger, "Received data: %s\r\n", transmit_data );
            log_printf( &logger, " - Receive done - \r\n" );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_RX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
        }
    }
    else if ( UWB_MODE_TX == dev_mode )
    {
        if ( dev_status )
        {
            // Transmits data, resetting to transmit mode and sets 2sec delay
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_2[ 0 ], 9 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
            log_printf( &logger, " - Transmit 2 done - \r\n" );
            Delay_ms ( 1000 );
            Delay_ms ( 1000 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_IDLE );
            uwb_clear_status( &uwb );
            uwb_set_transmit( &uwb, &data_tx_1[ 0 ], 6 );
            uwb_set_mode( &uwb, UWB_MODE_TX );
            uwb_start_transceiver( &uwb );
            log_printf( &logger, " - Transmit 1 done - \r\n" );
            Delay_ms ( 1000 );
            Delay_ms ( 1000 );
        }
    }
}

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;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END