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30 分钟

使用 NTP5332 和 STM32F103RB 改变设备到云的通信

符合 NFC 论坛标准的 I2C 桥

NTAG 5 Link Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

NTAG 5 Link Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

体验未来级的安全性,使用这款高度集成的NFC解决方案,从设备到云端建立基于标准的链接。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

NTAG 5 Link Click基于NXP半导体的NTP5332,这是一款专为传感器驱动应用优化的高度集成的NFC IC,充当了NFC设备与NXP半导体的任何I2C从设备之间的桥梁。这款高度集成的NFC IC以未来为导向的方式创建了一个安全的、基于标准的设备到云端的链接,以处理甚至为传感器提供电源。NTP5332在13.56 MHz下运行,是NFC论坛的类型5标签,可以由近距离的NFC设备读写,并且可以由ISO/IEC 15693启用的工业读卡器在更远的范围内(>60cm)读写。通过NTAG 5 Link,设备可以通过单次点击连接到云端。连接使用符合NFC论坛标准的数据交换机制,涉及SRAM以确保可互操作的数据传输。此外,它提供2048字节的内存,分为三个区域,每个区域可以使用不同的保护级别,从无保护到32-/64位密码保护读/写访问,或者最多128位AES相互认证保护的读/写访问。NTAG 5 

Link配备了预编程的原产地证明功能以验证真实性。基于ECC的原始性签名可以通过其寄存器由客户重新编程或锁定。此Click board™使用标准的I2C 2-Wire接口与MCU通信,支持标准模式操作,时钟频率为100kHz,以及最高达400kHz的快速模式。NTP5332还提供透明的I2C主模式,例如,无需微控制器即可读取传感器。RF接口启动一个I2C主通信,可以触发对外部I2C从设备的读写事务。除了这个特性外,集成的SRAM用作中间数据存储。会话寄存器反映了I2C主事务的状态。因此,RF读卡器必须轮询与I2C主相关的状态位,以了解当前I2C事务的状态。NTAG 5 Link也可以作为独立解决方案运行,通过从NFC设备的NFC场中获取能量。它支持一种能量收集功能,通过标记为HARVEST的板载开关激活,这意味着它可以向系统中的其他组件供电,即向NTP5332供电。

NTAG 5 Link可以在有足够能量的情况下通过寄存器配置提供固定可配置的电压级别,如1.8V、2.4V或3V。此外,通过将HPD引脚路由到mikroBUS™插座上的RST引脚,此Click board™可以置于硬断电模式。此外,它还具有事件检测和场检测功能,定义了路由到mikroBUS™插座上的INT引脚的ED引脚的行为。此引脚的行为取决于各种事件,如NFC场的存在/不存在、仲裁器锁定/解锁EEPROM到NFC接口、写入/读取命令正在进行等等。此Click board™只能使用3.3V逻辑电压级别运行。在使用具有不同逻辑电压级别的MCU之前,板子必须执行适当的逻辑电压级别转换。然而,此Click board™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

NTAG 5 Link Click top side image
NTAG 5 Link Click bottom side 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
Hard Power Down
PC12
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
Event Detection
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
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

NTAG 5 Link 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 STM32F103RB 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

该库包含 NTAG 5 Link Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • ntag5link_write_ndef_uri_record - 此函数将特定的NDEF URI记录写入到指定的内存地址,使用NTAG5LINK_NDEF_MESSAGE_START_ADDRESS宏指定。

  • ntag5link_write_message_to_memory - 此函数从block_addr开始向用户存储器写入指定数量的数据字节。

  • ntag5link_read_message_from_memory - 此函数从block_addr开始从用户存储器读取指定数量的数据字节。

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 NTAG5Link Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of NTAG 5 Link click board by programming the
 * specified NDEF URI record to the memory, and showing the memory read/write feature.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger and performs the click default configuration which 
 * enables the device and formats its user memory. After that it programs the specified 
 * NDEF URI record to the memory.
 *
 * ## Application Task
 * Writes a desired number of data bytes to the memory and verifies that it is written 
 * correctly by reading from the same memory location and displaying the memory content 
 * on the USB UART approximately every 5 seconds.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ntag5link.h"

/**
 * URL to store to memory as NDEF URI record
 */
#define URI_DATA                "www.mikroe.com/ntag-5-link-click" 

/**
 * Starting block address to where the text message will be stored
 * Must be > ( NTAG5LINK_NDEF_MESSAGE_START_ADDRESS + sizeof ( URI_DATA ) / NTAG5LINK_MEMORY_BLOCK_SIZE + 3 )
 * to avoid overwriting NDEF URI record.
 */
#define TEXT_MESSAGE_ADDRESS    0x0040

/**
 * Text message content that will be stored to memory
 */
#define TEXT_MESSAGE            "MikroE - NTAG 5 Link click"

static ntag5link_t ntag5link;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ntag5link_cfg_t ntag5link_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.
    ntag5link_cfg_setup( &ntag5link_cfg );
    NTAG5LINK_MAP_MIKROBUS( ntag5link_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == ntag5link_init( &ntag5link, &ntag5link_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( NTAG5LINK_ERROR == ntag5link_default_cfg ( &ntag5link ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( NTAG5LINK_OK == ntag5link_write_ndef_uri_record ( &ntag5link, NTAG5LINK_URI_PREFIX_4, 
                                                           URI_DATA, strlen ( URI_DATA ) ) )
    {
        log_printf( &logger, " NDEF URI record \"https://%s\" has been written\r\n", ( char * ) URI_DATA );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t message_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( NTAG5LINK_OK == ntag5link_write_message_to_memory ( &ntag5link, 
                                                             TEXT_MESSAGE_ADDRESS, 
                                                             TEXT_MESSAGE, 
                                                             strlen ( TEXT_MESSAGE ) ) )
    {
        log_printf( &logger, " \"%s\" has been written to memory address 0x%.4X \r\n", 
                    ( char * ) TEXT_MESSAGE, ( uint16_t ) TEXT_MESSAGE_ADDRESS );
    }
    if ( NTAG5LINK_OK == ntag5link_read_message_from_memory ( &ntag5link, 
                                                              TEXT_MESSAGE_ADDRESS, 
                                                              message_buf, 
                                                              strlen ( TEXT_MESSAGE ) ) )
    {
        log_printf( &logger, " \"%s\" has been read from memory address 0x%.4X \r\n\n", 
                    message_buf, ( uint16_t ) TEXT_MESSAGE_ADDRESS );
    }
    Delay_ms ( 5000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

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