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20 分钟

使用ETRX357和ATmega328创建您自己的节能物联网网络网关

用ZigBee的魔力点燃您的物联网梦想!

ZigBee Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

ZigBee Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

探索我们 ZigBee 无线电模块的潜力,该模块精心设计以节省电能,同时提供强大的无线连接,非常适合需要高效和可靠性的物联网应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

ZigBee Click 基于 ETRX357,这是一款低功耗 Zigbee 无线电模块,集成了许多先进外设的 2.4 GHz 收发器,由 Silicon Labs 提供。ZigBee 协议是一套用于短到中距离设备间无线连接的标准。它使用 IEEE 802.15.4 无线电规范在 2.4GHz 频段运行,并加上三个额外的网络、安全和应用层。该模块的独特之处在于它使用了网状网络架构,以桶链式将数据从一个节点传递到下一个节点,直到到达目的地。ETRX357 模块预装了一个独立的引导加载程序,支持通过 ZigBee Click 上的 FW 引脚进行空中引导加载和串行引导加载新固件。模块使用由简单 AT 命令组成的默认固件进行控制。定义模块功能并允许独立功能的参数保存在非易失性存储器中,组织在所谓的 S 寄存器中。

命令和响应通过 ETRX357 的串行端口作为 ASCII 文本传递,因此通常只需一个简单的终端应用程序即可。行业标准的串行线、JTAG 编程和调试接口以及标准的 ARM 系统调试组件有助于简化任何自定义软件开发。此外,几个 MAC 功能也在硬件中实现,以帮助保持 ZigBee 和 IEEE802.15.4 标准所施加的严格时间要求。该模块还能够通过外部主机控制充当协调器和信任中心。AT 风格命令行提供了设置和管理 Zigbee 网络所需的所有工具,允许轻松访问堆栈的低级功能。ZigBee Click 使用 UART 接口与 MCU 通信作为其默认通信协议,但也为用户提供了使用其他接口(如 SPI 和 I2C)的选项,如果用户希望配置模块并自行编写库。可以通过将标记为 COMM SEL 的 

SMD 跳线定位到适当位置来选择 UART 和 I2C 之间的通信。请注意,所有跳线必须放置在同一侧,否则 Click board™ 可能会无响应。其他功能如复位和中断通过 mikroBUS™ 的 RST 和 INT 引脚提供和路由,串行 UART 连接 CTS 和 RTS 则通过 mikroBUS™ 的 CS 和 PWM 引脚路由。为了简化部署,Click board™ 配备了由 ZigBee 模块控制的 CMT-8540S-SMT 磁性蜂鸣器,用于声音信号和通知。您可以使用我们编译器支持的声音库创建不同的声音模式。信号频率决定声音的音调,占空比决定振幅(音量)。此 Click board™ 设计为仅在 3.3V 逻辑电平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。

ZigBee 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

32

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

FW Update
PC0
AN
Reset
PD2
RST
UART RTS
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
UART CTS / SPI Chip Select
PD6
PWM
Interrupt
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

ZigBee 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
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background 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

该库包含 ZigBee Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • zigbee_send_at - 合并两个字符串并将其发送到设备的功能

  • zigbee_resp - 检查驱动程序缓冲区字符串的功能

  • zigbee_set_pin_rst - 设置 RST 引脚状态的功能

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 ZigBee Click Example.
 *
 * # Description
 * This is an example that demonstrates the use of the ZigBee Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of driver, UART ISR and then configures device. 
 * Depending on previous selected device mode it creates new PAN network or joins to one.
 *
 * ## Application Task
 * Host mode: Broadcasts message 'MikroE' every 3 seconds.
 * User mode: Checks if something is received.
 *
 * ## Additional Function
 * - void zigbee_clear_app_buf ( void ) - Clearing application buffer function.
 * - void resp_wait ( zigbee_t *ctx ) - Function for waiting for complete response.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "zigbee.h"

static zigbee_t zigbee;
static log_t logger;

uint8_t dev_mode;
uint8_t app_mode;

static char app_buf[ ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX ] = { 0 };

char AT_BCAST_MSG[ 15 ] = ":00,MikroE";

char AT_HOST_CFG1[ 10 ] = "00=6314";
char AT_HOST_CFG2[ 20 ] = "0A=0914;password";
char AT_HOST_CFG3[ 50 ] = "09=5A6967426565416C6C69616E63653039;password";

/**
 * @brief ZigBee clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 */
void zigbee_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief ZigBee wait response.
 * @details This function is used for waiting for complete response.
 */
void resp_wait ( zigbee_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    zigbee_cfg_t zigbee_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 " );
    app_mode = ZIGBEE_APP_INIT;
    dev_mode = ZIGBEE_DEV_USER;

    // Click initialization.
    zigbee_cfg_setup( &zigbee_cfg );
    ZIGBEE_MAP_MIKROBUS( zigbee_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == zigbee_init( &zigbee, &zigbee_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Restarting Device \r\n" );
    zigbee_restart( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + DASSL \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_DASSL );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : ATZ \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATZ );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : ATI \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATI );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + N \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_N );
    resp_wait( &zigbee );
    
    if ( ZIGBEE_DEV_HOST == dev_mode )
    {
        // Setting the device into host mode and creating a network for other devices to connect.
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 1 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG1[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 2 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG2[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + HOST CFG 3 \r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_ATS, &AT_HOST_CFG3[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + EN \r\n", app_buf );
        zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_EN );
        resp_wait( &zigbee );
    }
    else if ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode )
    {
        // Setting the device into user mode and joining the existing network.
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        log_printf( &logger, " Sending command : AT + JN \r\n", app_buf );
        zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_JN );
        resp_wait( &zigbee );
    }

    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + IDREQ \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_IDREQ );
    resp_wait( &zigbee );

    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    log_printf( &logger, " Sending command : AT + N \r\n", app_buf );
    zigbee_send_cmd( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_N );
    resp_wait( &zigbee );

    Delay_ms( 1000 );
    app_mode = ZIGBEE_APP_TASK;
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( ZIGBEE_DEV_HOST == dev_mode )
    {
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
        zigbee_send_at( &zigbee, ZIGBEE_CMD_AT_BCAST, &AT_BCAST_MSG[ 0 ] );
        resp_wait( &zigbee );
        Delay_ms( 3000 );
    }
    else if ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode )
    {
        resp_wait( &zigbee );
        log_printf( &logger, "-----------------------------------\r\n", app_buf );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

void zigbee_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX );
}

void resp_wait ( zigbee_t *ctx )
{
    uint8_t resp_flag;
    for ( ; ; )
    {  
        zigbee_generic_read( &zigbee, app_buf, ZIGBEE_DEV_BUFFER_MAX );
        Delay_ms( 50 );
        resp_flag = zigbee_resp( ctx, app_buf );

        if ( ( ZIGBEE_APP_TASK == app_mode ) && ( ZIGBEE_DEV_USER == dev_mode ) )
        {  
            if ( ( ZIGBEE_OP_WAIT != resp_flag ) )
            {   
                
                log_printf( &logger, " %s ", app_buf ); 
                zigbee_clear_app_buf(  );
            }
        }
        else
        {  
            if ( ( ZIGBEE_OP_OK == resp_flag ) || ( ZIGBEE_OP_ERROR == resp_flag ) )
            {
                log_printf( &logger, "%s", app_buf );
                log_printf( &logger, "\r\n" );
                zigbee_clear_app_buf(  );
                break;
            }
        }

    }
}

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

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