初学者
10 分钟

使用 TCM 515Z 和 ATmega328P 开发先进的自动化、监控和控制物联网项目

基于 2.4 GHz IEEE 802.15.4 无线标准的通信

EnOcean 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

EnOcean 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

对于正在开发创新的、环保的、无线的家庭自动化、工业控制和智能建筑项目的开发人员。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

EnOcean 2 Click基于EnOcean的双向收发器网关TCM 515Z。标志中的Z代表Zigbee,它使用全球可用的2.4GHz频率,并在EnOcean 2.4GHz设备和通过标准化ESP3接口(EnOcean串行协议V3)连接的外部主机之间提供透明的无线电链接。该模块在接收和发送模式下具有低电流消耗,在板载2.4GHz 50欧姆天线上的典型接收灵敏度为-95dBm。它通过将电磁、太阳和热电能转换为电能来生成电能,以作为无需电池的自供电设备。TCM 515Z模块支持IEEE 802.15.4标准的所有无线电信道,从第11个信道到第26个信道(最高频

率)。主机MCU可以设置信道。TCM 515Z在接收和发送模式下传输和接收无线电报文,而主机MCU负责正确解码接收到的报文并对要发送的报文进行正确编码。帧结构包括PHY标头、MAC标头、MAC有效载荷和AMC尾部。TCM 515Z模块可以在接收和传输模式下工作,并被设置为低功耗睡眠模式,以一定时间。根据使用场景,它可以在开放空间、大厅等地实现长达50m的范围。在走廊、石膏板或木墙上,它通常可以实现15m的范围。防火墙、电梯井道、楼梯间等区域起到了屏蔽作用。传输信号撞击墙壁的角度以及有效

墙厚度非常重要,在选择放置设备的位置时应考虑这些因素。EnOcean模块使用UART接口,默认通信协议为与常用的UART RX和TX引脚通信。此外,在电源开启时通过将0欧姆电阻连接到EN位置通过TURBO跳线将默认ESP3接口速度从每秒57600比特提高到每秒460800比特。此Click板只能使用3.3V逻辑电压电平运行。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板上必须进行适当的逻辑电压电平转换。然而,该Click板配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

EnOcean 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 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电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

EnOcean 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step 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

这个库包含了EnOcean 2 Click驱动器的API。

关键函数:

  • enocean2_init_rx_buff - 初始化EnOcean串行协议(ESP3)模块的接收缓冲区

  • enocean2_rx - 将接收到的字符推送到环形缓冲区的函数

  • enocean2_packet_recieve - 实现接收数据包的状态机。应在循环中调用

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 EnOcean2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from EnOcean 2 Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver init and initializes chip and sets callback handler.
 * 
 * ## Application Task  
 * It checks if a switch is pressed, and logs an appropriate message to the uart terminal.
 * 
 * ## Additional Function
 * - enocean2_process ( ) - The general process of collecting data the module sends.
 * - callback_handler ( enocean2_packet_t *packet ) - Checks if a new response message is 
 *                      ready and executes a response message parsing. Once the response
 *                      parsing is done, shows the response message on the uart terminal.
 * - decode_command ( uint8_t cmd ) - Detect which of the 4 buttons is pressed.
 *
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "enocean2.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 200

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

static enocean2_t enocean2;
static enocean2_ring_buffer_t enocean2_rb;
static enocean2_rx_data_t enocean2_rx_data;
static log_t logger;

uint8_t rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
uint8_t data_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void clear_app_buf ( void )
{
    Delay_ms ( 200 );
    enocean2_generic_read( &enocean2, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
    memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
}

static void decode_command ( uint8_t cmd )
{
    if ( cmd == 0x12 )
    {
        log_printf( &logger,  "-- Button 1 detect --\r\n" );
        clear_app_buf(  );
    }
    else if ( cmd == 0x14 )
    {
        log_printf( &logger, "-- Button 2 detect --\r\n" );
        clear_app_buf(  );
    }
    else if ( cmd == 0x18 )
    {
        log_printf( &logger, "-- Button 3 detect --\r\n" );
        clear_app_buf(  );
    }
    else if ( cmd == 0x22 )
    {
        log_printf( &logger, "-- Button 4 detect --\r\n" );
        clear_app_buf(  );
    }
}

static void callback_handler ( enocean2_packet_t *packet )
{
    uint8_t sequence_number = 0;

    if ( packet->type == ENOCEAN2_TYPE_RADIO_802_15_4 )
    {
        if ( sequence_number != packet->data_buffer[ ENOCEAN2_SEQUENCE_NUMBER_OFFSET ] )
        {
            decode_command( packet->data_buffer[ ENOCEAN2_COMMAND_OFFSET ] );
        }
    }
}

static void enocean2_process ( void )
{
    int16_t rsp_size; 
    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    
    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = enocean2_generic_read( &enocean2, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                enocean2_rx( &enocean2_rb, uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] ); 
                enocean2_packet_recieve( &enocean2, &enocean2_rb );
            }           

            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_ms ( 100 );
        }
    }
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    enocean2_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.

    enocean2_cfg_setup( &cfg );
    ENOCEAN2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    enocean2_init( &enocean2, &cfg );

    enocean2_rx_data.rx_buffer   = &rx_buffer[ 0 ];
    enocean2_rx_data.rx_size     = ENOCEAN2_RX_BUFFER_SIZE;
    enocean2_rx_data.data_buffer = &data_buffer[ 0 ];
    enocean2_rx_data.data_size   = ENOCEAN2_RX_BUFFER_SIZE;

    enocean2_init_rx_buff( &enocean2, &enocean2_rb, &enocean2_rx_data );
    enocean2_set_callback_handler( &enocean2, callback_handler );
}

void application_task ( void )
{
    enocean2_process( );
}

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

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