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M-BUS RF 4 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

M-BUS RF 4 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

凭借我们无线M-Bus收发器提供的创新和效率,领先于计量解决方案的世界。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

M-BUS RF 4 Click基于Mipot的32001324,这是一款868MHz频段的收发模块。该无线电在未授权的868 MHz SRD频段运行,指定的串行数据速率高达115.2 Kbps。这款M-BUS RF 4 Click非常适合开发各种应用,主要是水、气、热和电力计量应用,以及在仪表和集中器设备上使用。该模块支持多种操作模式(S、T、R、C),以满足固定和移动系统中单向和双向数据通信的要求。根据EN13757-4标准实现的嵌入式栈提供了对无

线M-Bus通信的物理访问。在启动时,模块读取INTERFACE_SELECTION输入引脚状态,该引脚连接到mikroBUS™插座的PWM引脚(在Click板上标记为SEL)。该引脚应保持未连接或设置为高电平以选择UART接口,或设置为低电平以选择SPI接口与主MCU进行通信。广泛使用的SPI和UART接口允许灵活集成和轻松开发客户产品。该模块符合工业温度范围-40/+85°C的所有要求。此外,该模块还根据R&TTED 1999/05/EC认

证,并符合ReACH和ROHS指令。根据EN13757-4标准在模块中实现的嵌入式栈提供了对无线M-Bus通信的物理访问。M-BUS RF 4 Click通过mikroBUS™ UART或SPI接口与目标MCU通信,额外功能由IND、SEL和RTS CS/CTS引脚提供。此Click板™设计为仅在3.3V逻辑电平下操作。在将Click板™与5V逻辑电平的MCU一起使用之前,应进行适当的逻辑电压电平转换。

M-BUS RF 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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

868MHz直角橡胶天线是一种紧凑且多功能的无线通信解决方案。在868-915MHz的频率范围内运行,确保最佳的信号接收和传输。凭借50欧姆的阻抗,它兼容各种设备和系统。该天线具有2dB增益,增强了信号强度并延长了通信范围。其垂直极化进一步提升了信号清晰度。设计上能够处理高达50W的输入功率,是各种应用的坚固选择。该天线长度仅为48mm,既隐蔽又实用。其SMA公头连接器确保与设备的安全可靠连接。无论您在使用物联网设备、远程传感器还是其他无线技术,868MHz直角天线都能提供所需的性能和灵活性,实现无缝通信。

M-BUS RF 4 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Data Indicate
PC0
AN
NC
NC
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
Communication Selection
PC8
PWM
UART RTS
PC14
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

M-BUS RF 4 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 STM32G071RB 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
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image 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
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

软件支持

库描述

此库包含M-BUS RF 4 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • mbusrf4_send_command - 在开始(报头)和结束(校验和)时计算并发送报头和校验和

  • mbusrf4_generic_write - 此函数写入特定数量的数据

  • mbusrf4_generic_read - 此函数读取最大长度的数据

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 MBusRf4 Click example
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from M-BUS RF 4 Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes driver init, reads basic information and checks communication
 *
 * ## Application Task
 *  In the RX mode it is waiting to receive data from another module...
 *  In the TX mode sends the data packet....
 *
 * ## Additional Function
 * - mbusrf4_process ( ) - The general process of collecting data and adding it to application buffer;
 *
 * - mbrusrf4_clear_buff ( void ) - Clear application buffer data;
 *
 * - mbusrf4_parser_tx ( void ) - Transmit data status parser;
 *
 * - mbusrf4_parser_rx ( uint8_t logg_type ) - Receiver data parser;
 *
 * - mbusrf4_log_data ( uint8_t log_type, uint8_t *log_buf, int32_t log_len ) - Log application buffer;
 *
 * ## Note: You can't send less then 10 data byte!
 *
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mbusrf4.h"
#include "string.h"
#include "generic_pointer.h"

#define PROCESS_COUNTER 10
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 256
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 256

#define LOG_HEX 0
#define LOG_STR 1
#define LOG_DEC 2

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

#define DEMO_APP_RECEIVER
// #define DEMO_APP_TRANSMITER

static mbusrf4_t mbusrf4;
static log_t logger;

static char parser_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];
static int32_t parser_cnt = 0;

static uint8_t * __generic_ptr parser_ptr;

uint8_t msg[ ] = "MikroE -  FW team";

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


static void mbrusrf4_clear_buff ( void );

static void mbusrf4_parser_tx ( void );

static void mbusrf4_parser_rx ( uint8_t logg_type );

static void mbusrf4_process ( void );

static void mbusrf4_log_data ( uint8_t log_type, uint8_t *log_buf, int32_t log_len );


static void mbusrf4_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;

    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint16_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;


    rsp_size = mbusrf4_generic_read( &mbusrf4, uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

    if ( rsp_size > 0 )
    {
        if ( parser_cnt + rsp_size >= PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
        {
            log_info( &logger, "Buffer Overflow!" );
            mbrusrf4_clear_buff(  );
        }
        else
        {
            for( int32_t rsp_cnt = 0; rsp_cnt < rsp_size; rsp_cnt++ )
            {
                parser_buf[ parser_cnt ] = uart_rx_buffer[ rsp_cnt ];
                parser_cnt++;
                if ( parser_cnt >= parser_cnt + rsp_size )
                    break;
            }
        }
    }
}

static void mbusrf4_parser_rx ( uint8_t logg_type )
{
    const int32_t RSP_LEN = 2;
    const int32_t TIMEOUT_EXIT = 10000;
    uint8_t * __generic_ptr rsp_start;
    uint8_t full_rsp = 0;
    int32_t timeout_cnt = 0;
    int32_t rsp_len = 0;
    int32_t rsp_start_index = 0;

    for ( ; ; )
    {
        rsp_start = strchr( parser_ptr, MBUSRF4_HEADER );
        if (rsp_start != 0)
            break;
        else
            mbusrf4_process();

        timeout_cnt++;
        Delay_ms ( 1 );
        if ( timeout_cnt >= TIMEOUT_EXIT )
        {
            log_error( &logger, "TIMEOUT!( Header not found )" );
            mbrusrf4_clear_buff();
            return;
        }
    }

    timeout_cnt = 0;

    for ( ; ; )
    {
        for ( int32_t cnt = 0; cnt < parser_cnt; cnt++ )
        {
            if ( rsp_start == ( parser_ptr + cnt ) )
            {
                if ( cnt + RSP_LEN <= parser_cnt )
                {
                    rsp_start_index = cnt;
                    full_rsp = 1;
                }
                else
                    full_rsp = 0;
            }
        }

        if ( full_rsp == 1 )
            break;
        else
            mbusrf4_process();

        timeout_cnt++;
        Delay_ms ( 1 );
        if ( timeout_cnt >= TIMEOUT_EXIT )
        {
            log_error( &logger, "TIMEOUT! ( Response length not found )" );
            return;
        }
    }

    timeout_cnt = 0;

    rsp_len = ( int32_t )parser_buf[ rsp_start_index + 2 ];

    if ( rsp_len <= 0 )
    {
        mbrusrf4_clear_buff();
        return;
    }

    for ( ; ; )
    {
        if ( ( rsp_start_index + RSP_LEN + rsp_len + 1 ) <= parser_cnt )
            full_rsp = 1;
        else
            full_rsp = 0;

        if ( full_rsp == 1 )
            break;
        else
            mbusrf4_process();

        timeout_cnt++;
        Delay_ms ( 1 );
        if ( timeout_cnt >= TIMEOUT_EXIT )
        {
            log_error( &logger, "TIMEOUT! ( Response not found )" );
            return;
        }
    }

    rsp_start_index += 3;
    mbusrf4_log_data( logg_type, &parser_buf[ rsp_start_index ], rsp_len );
    mbrusrf4_clear_buff();
}

static void mbusrf4_parser_tx ( void )
{
    const int32_t RSP_LEN = 4;
    const int32_t STATUS_DIFF = 3;
    const int32_t TIMEOUT_EXIT = 5000;

    uint8_t * __generic_ptr rsp_start;
    uint8_t full_rsp = 0;
    int32_t timeout_cnt = 0;

    for ( ; ; )
    {
        rsp_start = strchr( parser_ptr, MBUSRF4_HEADER );
        if ( rsp_start != 0 )
            break;
        else
            mbusrf4_process();

        timeout_cnt++;
        Delay_ms ( 1 );
        if ( timeout_cnt >= TIMEOUT_EXIT )
        {
            log_error( &logger, "TIMEOUT!( Header not found )" );
            return;
        }
    }

    timeout_cnt = 0;

    for ( ; ; )
    {
        for ( int32_t cnt = 0; cnt < parser_cnt; cnt++ )
        {
            if ( rsp_start == ( parser_ptr + cnt ) )
            {
                if ( cnt + RSP_LEN <= parser_cnt )
                {
                    full_rsp = 1;
                }
                else
                {
                    full_rsp = 0;
                }
            }
        }

        if ( full_rsp == 1 )
            break;
        else
            mbusrf4_process();

        timeout_cnt++;
        Delay_ms ( 1 );
        if ( timeout_cnt >= TIMEOUT_EXIT )
        {
            log_error( &logger, "TIMEOUT! ( Response not found )" );
            return;
        }
    }

    rsp_start += STATUS_DIFF;

    if ( *rsp_start == 0x00 )
        log_info( &logger, "TX OK" );
    else if ( *rsp_start == 0xFF )
        log_info( &logger, "TX ERROR" );
    else
        log_error( &logger, "TX PARSER ERROR" );
}

static void mbrusrf4_clear_buff ( void )
{
    memset( parser_buf, 0, parser_cnt );
    parser_cnt = 0;
}

static void mbusrf4_log_data ( uint8_t log_type, uint8_t *log_buf, int32_t log_len )
{
    if ( LOG_HEX == log_type )
    {
        for ( int32_t data_cnt = 0; data_cnt < log_len; data_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "[ 0x%.02X ]", ( int32_t )( *( log_buf + data_cnt ) ) );
        }
    }
    else if( LOG_STR == log_type )
    {
        for ( int32_t data_cnt = 0; data_cnt < log_len; data_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", *( log_buf + data_cnt ) );
        }
    }
    else if( LOG_DEC == log_type )
    {
        for ( int32_t data_cnt = 0; data_cnt < log_len; data_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%d", ( int32_t )( *( log_buf + data_cnt ) ) );
        }
    }
    else
    {
        log_error( &logger, "Log type error!" );
    }
    log_printf( &logger, "\r\n" );
}

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    mbusrf4_cfg_t cfg;

    uint8_t payload_buff[ 20 ] = { 0 };

    /**
     * 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.

    mbusrf4_cfg_setup( &cfg );
    MBUSRF4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    mbusrf4_init( &mbusrf4, &cfg );

    parser_cnt = 0;
    parser_ptr = &parser_buf[ 0 ];
    mbusrf4_process( );
    mbrusrf4_clear_buff();

    //Command SET mode
    payload_buff[ 0 ] = MBUSRF4_SET_VALUE_IN_EEPROM_MEMORY;
    payload_buff[ 1 ] = MBUSRF4_EEPARAM_WMBUS_MODE_S2_SHORT_PREAMBLE;

    mbusrf4_send_command( &mbusrf4, MBUSRF4_CMD_SET_MODE, 2, &payload_buff[ 0 ] );
    Delay_ms ( 500 );
    mbusrf4_process( );
    mbusrf4_parser_tx();
    mbrusrf4_clear_buff();

    // Reads FW version
    mbusrf4_send_command( &mbusrf4, MBUSRF4_CMD_GET_FW_VERSION, 0, &payload_buff[ 0 ] );
    Delay_ms ( 500 );
    mbusrf4_process( );
    log_info( &logger, "FW version:" );
    mbusrf4_parser_rx( LOG_HEX );
    log_printf( &logger, "-----------------------------------------------------------\r\n" );
    mbusrf4_process( );

    Delay_ms ( 1000 );
    log_info( &logger, "Application Task" );
}

void application_task ( void )
{
    // RX App mode
    #ifdef DEMO_APP_RECEIVER

    if ( mbusrf4_get_state_ind( &mbusrf4 ) == 0 )
    {
        Delay_ms ( 100 );
        mbusrf4_process( );

        mbusrf4_parser_rx( LOG_STR );
    }

    #endif

    // TX App Mode
    #ifdef DEMO_APP_TRANSMITER

    mbusrf4_transmit_data( &mbusrf4, msg, 17 );
    Delay_ms ( 100 );
    mbrusrf4_clear_buff();
    mbusrf4_parser_tx();
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    #endif
}

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

额外支持

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