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30 分钟

使用PN7150和ATmega328P实现设备间的即时数据共享

NFC:智能、快速生活的秘密成分

NFC 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

NFC 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

释放 NFC 的力量,探索它为您的数字生活带来的无限创新和便利,从即时共享到安全交易。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

NFC 2 Click 基于 NXP Semiconductor 的 PN7150,这是一款高性能全 NFC 解决方案,具有集成固件和 I2C 接口,专为 13.56 MHz 的非接触通信设计。该板完全符合 NFC Forum 规范,这意味着您将能够充分利用 NFC 的潜力。它是快速集成 NFC 技术的理想解决方案,特别适用于运行 Linux 和 Android 等操作系统环境的应用。嵌入的 NFC 固件提供所有 NFC 协议作为预集成功能,加上超低功耗,减少了尺寸和成本。PN7150 嵌入了一个 ARM Cortex-M0 微控制器核心,加载了集成固件。它提供了简便的集成和验证周期,因为所有 NFC 实时约束、协议和设备发现都在内部处理。主机可以配置 PN7150 以通知卡片或对等

设备检测并开始与其通信。PN7150 的核心微控制器芯片可以在没有任何外部时钟的情况下运行(基于内部振荡器)。然而,13.56MHz RF 场载波精度要求与使用内部振荡器不兼容。PN7150 有一个外部晶体振荡器连接到其 XTAL 引脚。PN7150 具有四种电源状态:监控、硬电源关闭 (HPD)、待机和活动。PN7150 将在应用级别连续在不同的电源状态之间切换,以优化电流消耗。PN7150 设计允许主控制器完全控制其操作,从而控制 PN7150 的功耗并可能限制 PN7150 功能的部分。有关这些模式的更多信息,用户可以在附带的数据表中找到。NFC 2 Click 使用标准 I2C 双线接口与 MCU 通信,标准模式下时钟频率

最高为 100kHz,快速模式下最高为 400kHz,高速模式下最高为 3.4MHz。PN7150 还允许通过将标记为 ADDR SEL 的 SMD 跳线定位到标记为 0 和 1 的适当位置来选择其 I2C 从地址的最低有效位 (LSB)。为了在 PN7150 和主控制器之间启用并确保数据流控制,提供了一个专用中断线,标记为 INT,以便可以编程活动状态。它还包含复位功能和用于通过 RF 与标签(卡片)、读写器或对等设备通信的 RF 天线。该 Click 板™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下工作。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

NFC 2 Click top side image
NFC 2 Click bottom side 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
Reset
PD2
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
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

NFC 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

软件支持

库描述

该库包含 NFC 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • nfc2_hw_reset - 硬件复位功能

  • nfc2_core_set_protocol_config - 设置协议配置功能

  • nfc2_cmd_card_disconnected - 卡片断开连接命令功能

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 NFC2 Click example
 *
 * # Description
 * This is an example which demonstrates the usage of NFC 2 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization driver enables - I2C,
 * hw reset, reseteting and initialize core, disabling standby mode, 
 * starting test procedure, set configuration and start discovery, also write log.
 *
 * ## Application Task
 * NFC 2 Click board can be used for detection of RFiD tag
 * and displays it's value via USART terminal.
 * All data logs write on USB uart changes for every 1 sec.
 *
 * Additional Functions :
 *  -void display_packet ( control_packet_t *ctrl_pck ) - Display packet log data.
 *  -void display_nfc_data ( control_packet_t *ctrl_pck ) - Display packet log data.
 *  -void nfc2_read_nfc_data ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck ) - Read nfc data function.
 *  -void nfc2_test_antenna ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck ) - Testing Antenna function.
 * 
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "nfc2.h"

static nfc2_t nfc2;
static log_t logger;
uint8_t n_cnt;

control_packet_t ctrl_pck_data;

/**
 * @brief NFC 2 display packet function.
 * @details This function displays data values.
 */
void display_packet ( control_packet_t *ctrl_pck );

/**
 * @brief NFC 2 display nfc data function.
 * @details This function displays nfc data values.
 */
void display_nfc_data ( control_packet_t *ctrl_pck );

/**
 * @brief NFC 2 read nfc data function.
 * @details This function reads nfc data and displays data.
 */
void nfc2_read_nfc_data ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck );

/**
 * @brief NFC 2  test antena function.
 * @details This function tests antenna and displays data.
 */
void nfc2_test_antenna ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck );

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    nfc2_cfg_t nfc2_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.
    nfc2_cfg_setup( &nfc2_cfg );
    NFC2_MAP_MIKROBUS( nfc2_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = nfc2_init( &nfc2, &nfc2_cfg );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    log_printf( &logger, "        HW Reset       \r\n" );
    nfc2_hw_reset( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Reset and Init. Core  \r\n" );
    nfc2_cmd_core_reset( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_cmd_core_init( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    Delay_ms ( 100 );
    display_packet( &ctrl_pck_data );

    while ( nfc2_check_irq( &nfc2 ) == NFC2_IRQ_STATE_HIGH );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, " Disabling Standby Mode \r\n" );
    nfc2_cmd_disable_standby_mode( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    Delay_ms ( 100 );
    display_packet( &ctrl_pck_data );

    nfc2_test_antenna( &nfc2, &ctrl_pck_data );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "Starting Test Procedure\r\n" );
    nfc2_cmd_test_procedure( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    Delay_ms ( 100 );
    display_packet( &ctrl_pck_data );

    nfc2_hw_reset( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "       NFC Config.     \r\n" );
    nfc2_default_cfg ( &nfc2, &ctrl_pck_data );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "     Discovery Start   \r\n" );
    nfc2_cmd_start_discovery( &nfc2 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    Delay_ms ( 100 );
    display_packet( &ctrl_pck_data );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "-------- START --------\r\n" );
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    Delay_ms ( 500 );

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) {
    while ( nfc2_check_irq( &nfc2 ) == NFC2_IRQ_STATE_HIGH ) {
        nfc2_read_nfc_data ( &nfc2, &ctrl_pck_data );
    }

    while ( nfc2_check_irq( &nfc2 ) == NFC2_IRQ_STATE_LOW );

    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    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;
}

void display_packet ( control_packet_t *ctrl_pck ) {
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );
    log_printf( &logger, " Message Type   = %d\r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->message_type );
    log_printf( &logger, " Pck Bound Flag = %d\r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->pck_bound_flag );
    log_printf( &logger, " Group Ident    = %d\r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->group_ident );
    log_printf( &logger, " Opcode Ident   = %d\r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->opcode_ident );
    log_printf( &logger, " Payload Length = %d\r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->payload_length );
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );

    for ( n_cnt = 0; n_cnt < ctrl_pck_data.payload_length; n_cnt++ ) {
        log_printf( &logger, " Payload[ %.2d ]  = 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) n_cnt, ( uint16_t ) ( uint16_t ) ctrl_pck_data.payload[ n_cnt ]  );
    }

    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );
    memset( ctrl_pck_data.payload, 0x00, 255 );
}

void display_nfc_data ( control_packet_t *ctrl_pck ) {
    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n");
    log_printf( &logger, " Read Block:\r\n");

    for ( n_cnt = 1; n_cnt < ctrl_pck->payload_length - 2; n_cnt++ ) {
        log_printf( &logger, "\t 0x%.2X \r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->payload[ n_cnt ] );
    }
    log_printf( &logger, "\t 0x%.2X \r\n", ( uint16_t ) ctrl_pck->payload[ ctrl_pck->payload_length - 2 ] );

    log_printf( &logger, "- - - - - - - - - - - -\r\n" );
    memset( ctrl_pck->payload, 0x00, 255 );
}

void nfc2_read_nfc_data ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck ){
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_activate_rmt_mifare_card( ctx );
    Delay_ms ( 100 );
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 10 );

    while ( nfc2_check_irq( ctx ) == NFC2_IRQ_STATE_LOW );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    nfc2_cmd_authenticate_sector( ctx, 0x30 );
    Delay_ms ( 100 );
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 10 );

    while ( nfc2_check_irq( ctx ) == NFC2_IRQ_STATE_LOW );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    display_nfc_data( ctrl_pck );
    log_printf( &logger, "    Disconnect Card    \r\n" );
    nfc2_cmd_card_disconnected( ctx );
    Delay_ms ( 10 );
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 10 );

    while ( nfc2_check_irq( ctx ) == NFC2_IRQ_STATE_LOW );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 100 );
}

void nfc2_test_antenna ( nfc2_t *ctx, control_packet_t *ctrl_pck ) {
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "    Testing Antenna    " );
    nfc2_cmd_antenna_test( ctx, 0x01 );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_cmd_antenna_test( ctx, 0x07 );
    Delay_ms ( 100 );
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 100 );

    nfc2_cmd_antenna_test( ctx, 0x0F );
    Delay_ms ( 100 );
    nfc2_read_ctrl_packet_data( ctx, ctrl_pck );
    Delay_ms ( 100 );
    display_packet( ctrl_pck );
}
// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

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