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使用DA16200MOD-AA和STM32F103RB重新构想连接世界的方式

随时随地通过超低功耗Wi-Fi创新连接!

LP WiFi Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LP WiFi Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

随着我们引入创新的超低功耗Wi-Fi解决方案,您将体验到无缝连接的新时代,重新定义您在移动时保持连接的方式。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LP WiFi Click基于瑞萨的DA16200MOD-AA,这是一款高度集成的超低功耗WiFi模块,具有最佳的射频性能和舒适的开发环境。它由DA16200 SoC、4MB闪存存储器、射频组件、晶体振荡器、射频集成滤波器和一枚内置的2.4GHz芯片天线组成。这种低功耗操作可以延长电池寿命一年甚至更长,具体取决于应用场景,即使板上持续连接到WiFi网络。该模块还具有强大的物联网安全性,包括用于WiFi和更高堆栈层的身份验证和加密的WPA3和TLS。DA16200MOD具有集成的RTC块(36位实时计数器),带有32.768kHz时钟源,用于SoC的RTC块中的自由运行计数器,

提供电源管理和功能控制以进行低功耗操作。当正常操作期间板上标记为POWER的开关设置为适当的ON位置时,RTC块始终处于通电状态。这样可以优化功耗,并用于开关电源的目的。此外,板的左上角标记为RTC块Pads的标头连接到内部RTC块,用于连接并从外部设备(如传感器)接收外部事件信号。LP WiFi Click使用UART接口作为其默认通信协议与MCU通信。用户可以使用其他接口,如SPI和I2C,以改进和与外围设备通信。值得注意的是,DA16200模块附带的固件仅支持与主机微控制器的UART通信和与传感器等外围设备的I2C通信(SPI接口默认不支持,

可以通过固件更新启用)。此板还具有某些按钮和标头。板载的按钮标记为RESET和WPS,分别表示恢复出厂设置按钮和WiFi Protected Setup(WPS)按钮。至于标头,第一个标有TX和RX信号的标头适用于使用UART接口进行调试,而第二个标头可以通过将其连接到带有I2C信号的右上标头来向设计中添加一个小而明亮、清晰的OLED显示屏。此Click board™只能在3.3V逻辑电压级别下运行。在使用具有不同逻辑电压级别的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它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。

LP WiFi Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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 STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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
Wake-Up
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal
PC8
PWM
Interrupt
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LP WiFi Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access 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

该库包含 LP WiFi Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • lpwifi_send_cmd - 发送命令函数。

  • lpwifi_connect_to_ap - 连接到AP函数。

  • lpwifi_factory_reset_device - 设备恢复出厂设置函数。

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 LP WiFi Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from LP WiFi clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and powers up the module, then connects to the desired AP
 * and creates TCP and UDP servers on the desired local port.
 *
 * ## Application Task
 * Logs all the data received from TCP/UDP clients on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void lpwifi_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t lpwifi_process ( void )
 * - static void lpwifi_error_check( err_t error_flag )
 * - static void lpwifi_log_app_buf ( void )
 * - static err_t lpwifi_rsp_check ( void )
 * - static void lpwifi_check_connection( void )
 *
 * @note
 * In order for the example to work, user needs to set the AP SSID, password, and Local port
 * on which the TCP server and UDP socket will be created.
 * Enter valid data for the following macros: AP_SSID, AP_PASSWORD and LOCAL_PORT.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lpwifi.h"
#include "string.h"
#include "generic_pointer.h"

// Set AP SSID
#define AP_SSID                     ""

// Set AP password - if the AP is OPEN remain this NULL
#define AP_PASSWORD                 ""

// Set Local port on which the TCP server and UDP socket will be created.
#define LOCAL_PORT                  1

#define APP_OK                      0
#define APP_ERROR_DRIVER            -1
#define APP_ERROR_OVERFLOW          -2
#define APP_ERROR_TIMEOUT           -3

#define RSP_OK                      "OK"
#define RSP_ERROR                   "ERROR"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE         400

#define WAIT_FOR_CONNECTION         0
#define CONNECTED_TO_AP             1
#define NOT_CONNECTED_TO_AP         2

static lpwifi_t lpwifi;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len                 = 0;
static int32_t app_buf_cnt                 = 0;

static char assigned_ip_address[ 25 ]      = { 0 };
static uint8_t app_connection_status       = WAIT_FOR_CONNECTION;

static err_t app_error_flag;

/**
 * @brief LP WiFi clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 * @note None.
 */
static void lpwifi_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief LP WiFi data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 *
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 *         @li @c -2 - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t lpwifi_process ( void );

/**
 * @brief LP WiFi check for errors.
 * @details This function checks for different types of errors and logs them on UART.
 * @note None.
 */
static void lpwifi_error_check( err_t error_flag );

/**
 * @brief LP WiFi logs application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer.
 * @note None.
 */
static void lpwifi_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief LP WiFi response check.
 * @details This function checks for response and returns the status of response.
 *
 * @return application status.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t lpwifi_rsp_check ( void );

/**
 * @brief LP WiFi check connection.
 * @details This function checks connection to the AP, and fills the assigned_ip_address buffer and
 *          logs the response on the USB UART if it is connected successfully.
 *
 * @note None.
 */
static void lpwifi_check_connection( void );

/**
 * @brief LP WiFi str cut chr function.
 * @details This function removes all selected characters from string str,
 * and returns it to the same str without those characters.
 * @param str Address of string.
 * @param chr Character to cut.
 */
static void lpwifi_str_cut_chr ( uint8_t *str, uint8_t chr );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    lpwifi_cfg_t lpwifi_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 " );
    Delay_ms ( 100 );

    // Click initialization.

    lpwifi_cfg_setup( &lpwifi_cfg );
    LPWIFI_MAP_MIKROBUS( lpwifi_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = lpwifi_init( &lpwifi, &lpwifi_cfg );
    if ( UART_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    lpwifi_default_cfg( &lpwifi );
    Delay_ms ( 500 );

    // Initiate the communication
    lpwifi_send_cmd( &lpwifi, LPWIFI_CMD_AT );
    Delay_ms ( 1000 );

    // Dummy read
    lpwifi_process( );
    lpwifi_clear_app_buf( );

    log_printf( &logger, "\r\n --- Factory reset --- \r\n" );
    lpwifi_factory_reset_device ( &lpwifi );
    Delay_ms ( 500 );
    // Enable Echo
    lpwifi_send_cmd( &lpwifi, LPWIFI_CMD_ATE );
    app_error_flag = lpwifi_rsp_check( );
    lpwifi_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms ( 500 );
    log_printf( &logger, " ----------------------------------------------- \r\n" );

    log_printf( &logger, "\r\n --- Connecting to the access point --- \r\n" );
    // Connect to AP
    lpwifi_connect_to_ap( &lpwifi, AP_SSID, AP_PASSWORD );
    app_error_flag = lpwifi_rsp_check( );
    lpwifi_error_check( app_error_flag );
    lpwifi_check_connection();
    while ( CONNECTED_TO_AP != app_connection_status )
    {
        lpwifi_check_connection();
        if ( NOT_CONNECTED_TO_AP == app_connection_status )
        {
            Delay_ms ( 500 );
            app_connection_status = WAIT_FOR_CONNECTION;

            // Connect to AP
            lpwifi_connect_to_ap( &lpwifi, AP_SSID, AP_PASSWORD );
            app_error_flag = lpwifi_rsp_check( );
            lpwifi_error_check( app_error_flag );
        }
    }
    log_printf( &logger, " ----------------------------------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "\r\n --- Creating a TCP server --- \r\n" );
    // Create TCP Server
    lpwifi_create_tcp_server( &lpwifi, LOCAL_PORT );
    app_error_flag = lpwifi_rsp_check( );
    lpwifi_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms ( 500 );

    log_printf( &logger, " ----------------------------------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, "\r\n --- Creating a UDP socket --- \r\n" );
    // Create UDP socket
    lpwifi_create_udp_socket( &lpwifi, LOCAL_PORT );
    app_error_flag = lpwifi_rsp_check( );
    lpwifi_error_check( app_error_flag );
    Delay_ms ( 500 );

    log_printf( &logger, " ----------------------------------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, " TCP server and UDP socket are available at: \r\n" );
    log_printf( &logger, "    SSID: \"%s\"\r\n    IP: %s\r\n    Port: %u", ( char * ) AP_SSID,
                                                                           ( char * ) assigned_ip_address,
                                                                         ( uint16_t ) LOCAL_PORT );
    log_printf( &logger, "\r\n ----------------------------------------------- \r\n" );
    log_printf( &logger, " You can connect to it via a TCP/UDP client." );
    log_printf( &logger, "\r\n ----------------------------------------------- \r\n" );
}

void application_task ( void )
{
    lpwifi_process( );
    lpwifi_log_app_buf( );
}

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;
}

static void lpwifi_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t lpwifi_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = lpwifi_generic_read( &lpwifi, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 )
    {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
            lpwifi_clear_app_buf(  );
            return LPWIFI_ERROR;
        }
        else
        {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ )
        {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 )
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }

        }
        return LPWIFI_OK;
    }
    return LPWIFI_ERROR;
}

static err_t lpwifi_rsp_check ( void )
{
    uint16_t timeout_cnt = 0;
    uint16_t timeout = 10000;

    err_t error_flag = lpwifi_process(  );

    if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) )
    {
        return error_flag;
    }

    while ( ( strstr( app_buf, RSP_OK ) == 0 ) && ( strstr( app_buf, RSP_ERROR ) == 0 ) )
    {
        error_flag = lpwifi_process(  );
        if ( ( error_flag != 0 ) && ( error_flag != -1 ) )
        {
            return error_flag;
        }

        timeout_cnt++;
        if ( timeout_cnt > timeout )
        {
            // Initialize AT command
            while ( ( 0 == strstr( app_buf, RSP_OK ) ) && ( 0 == strstr( app_buf, RSP_ERROR ) ) )
            {
                lpwifi_send_cmd( &lpwifi, LPWIFI_CMD_ATZ );
                lpwifi_process(  );
                Delay_ms ( 100 );
            }
            lpwifi_clear_app_buf(  );
            // Enable Echo
            while ( ( 0 == strstr( app_buf, RSP_OK ) ) && ( 0 == strstr( app_buf, RSP_ERROR ) ) )
            {
                lpwifi_send_cmd( &lpwifi, LPWIFI_CMD_ATE );
                lpwifi_process(  );
                Delay_ms ( 100 );
            }
            lpwifi_clear_app_buf(  );
            return APP_ERROR_TIMEOUT;
        }

        Delay_ms ( 1 );
    }

    lpwifi_log_app_buf();

    return APP_OK;
}

static void lpwifi_error_check( err_t error_flag )
{
    if ( ( error_flag != APP_OK ) && ( error_flag != APP_ERROR_DRIVER ) )
    {
        switch ( error_flag )
        {
            case APP_ERROR_OVERFLOW:
                log_error( &logger, " Overflow!" );
                break;
            case APP_ERROR_TIMEOUT:
                log_error( &logger, " Timeout!" );
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}

static void lpwifi_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }

    lpwifi_clear_app_buf(  );
}

static void lpwifi_check_connection( void )
{
    #define CONNECTED     "+WFJAP:1"
    #define NOT_CONNECTED "+WFJAP:0"

    lpwifi_process( );
    if ( 0 != strstr( app_buf, CONNECTED ) )
    {
        #define IP_DELIMITER "',"
        char * __generic_ptr app_buf_ptr;
        Delay_ms ( 200 );
        lpwifi_process( );
        app_buf_ptr = strstr( app_buf, IP_DELIMITER );
        strcpy( assigned_ip_address, app_buf_ptr );
        lpwifi_str_cut_chr( assigned_ip_address, '\'' );
        lpwifi_str_cut_chr( assigned_ip_address, ',' );
        lpwifi_str_cut_chr( assigned_ip_address, '\r' );
        lpwifi_str_cut_chr( assigned_ip_address, '\n' );
        lpwifi_log_app_buf( );
        app_connection_status = CONNECTED_TO_AP;
    }
    else if ( 0 != strstr( app_buf, NOT_CONNECTED ) )
    {
        app_connection_status = NOT_CONNECTED_TO_AP;
    }
}

static void lpwifi_str_cut_chr ( uint8_t *str, uint8_t chr )
{
    uint16_t cnt_0, cnt_1;
    for ( cnt_0 = 0; cnt_0 < strlen( str ); cnt_0++ )
    {
        if ( str[ cnt_0 ] == chr )
        {
            for ( cnt_1 = cnt_0; cnt_1 < strlen( str ); cnt_1++ )
            {
                str[ cnt_1 ] = str[ cnt_1 + 1 ];
            }
        }
    }
}

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

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