初学者
10 分钟

使用 TCM 515Z 和 STM32F446RE 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 Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

EnOcean 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

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

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,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。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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™。

Click Shield for Nucleo-64 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
PA2
TX
UART RX
PA3
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 Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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;
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.rx_buffer   = &rx_buffer[ 0 ];
    enocean2_rx.rx_size     = ENOCEAN2_RX_BUFFER_SIZE;
    enocean2_rx.data_buffer = &data_buffer[ 0 ];
    enocean2_rx.data_size   = ENOCEAN2_RX_BUFFER_SIZE;

    enocean2_init_rx_buff( &enocean2, &enocean2_rb, &enocean2_rx );
    enocean2_set_callback_handler( &enocean2, callback_handler );
}

void application_task ( void )
{
    enocean2_process( );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

资源

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