初学者
10 分钟

使用LE70-868和STM32G071RB在各种工业环境中收集和传输数据

专为868MHz频段设计的短距离RF(射频)通信

tRF Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

tRF Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

为各种应用增加短程射频通信能力,特别是那些专注于ISM频段内的监控和控制的应用。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

tRF Click基于Telit的LE70-868,这是一款短距离无线模块。由于其稳健性和简单性,它非常适合用无线技术替代电缆通信,比如RS485链路(Profibus、Modbus)和半双工RS232链路。具有诸如Listen Before Talk(LBT)、AES 128加密、优秀的RX灵敏度(-117 dBm)、15至27 dBm的输出功率、错误报告等功能,它是建立安全可靠的长距离网络覆盖的理想选择,即使在嘈杂的环境中也是如此。该模块由数字和射频部分组成。射频部分负责频率合成、数据包处理、功率放大和低噪声接收。该模块的最大功率为500mW,符合ERC建议70-03附件1的要求。数字部分负责所有I/O管理和通信接口。集成了Telit软件堆栈的嵌入式MCU也是该部分的一部分。当通过UART接收到命令字符串(+++)时,模块可以切换到命令模式。在配置为工作在命令模式时,可以设置寄存器的值。在此模式下,射频通信将停止。LE70-868 RF模块文档显示了寄存器列表,允许简化设备配置。该模块可以在三种不同的模式下运行。在透明模式下,其默认模式,数据在不进行寻址或封装的情况下发送。发送到模块的UART RX引脚的数据将透明地通过空气传输,支持最高115.2 kbps的UART通信速度。在相同无线电频率上工作的所有模块都可以接收数据。

Addressed Secured模式使用帧寻址、CRC检查和确认。它允许实现多点网络,在该网络中,每个模块都可以与其他网络模块通信。该模式还允许通过网络发送遥测命令,并支持广播(发送到地址0时)。在发送之前,数据被缓冲,因此帧应保持足够小以适应缓冲区。智能中继模式允许协调器和终端节点之间的数据通信,并扩展了Addressed Secured模式的功能。它允许建立各种类型的网络分布——星型拓扑、线型拓扑和这两种的组合。它可用于扩展网络的范围。一些 额外的功能包括LBT(Listen Before Talk),该功能在发送数据之前执行无线电频率扫描,确保无线电波段空闲,避免数据碰撞。它适用于透明模式和寻址模式。AES 128位数据加密有助于实现所需的网络安全性,而Wake on Radio功能允许低功耗,使模块可以保持在睡眠模式,周期性地唤醒。当接收到有效帧时,模块完全唤醒并处理消息。正如前面所述,tRF Click使用UART接口与主机MCU通信,支持速度从1.2 kbps到115.2 kbps。此外,模块配备了几个可配置的I/O引脚。默认情况下,它们被模块用于报告状态或作为控制输入。IO9引脚被路由到标记为STS的mikroBUS™ PWM引脚上。在串行端口传输期间,此引脚变为高电平。在空闲状态下,它保持低逻辑电

平。IO8引脚被路由到标记为ACK的mikroBUS™ INT引脚上。在Addressed Secured模式下,当在帧传输 和重复后未收到ACK通知时,此信号变为逻辑高电平。WKP/STB引脚用于唤醒模块或将其置于待机模式。当待机模式寄存器S240的位0设置为1时,此引脚保持高电平,模块将进入待机模式。模块将在此引脚的下降沿唤醒。它被路由到标记为STB的mikroBUS™ AN引脚上。#RESET引脚通过电阻内部上拉。此引脚上的低电平将重置模块的嵌入式MCU。它被路由到mikroBUS™的RST引脚。IO1和IO2引脚用于通过LED报告网络状态。IO1引脚被路由到红色LED上,标记为TX,用于报告模块的任何无线电传输。IO2引脚被路由到黄色LED上,标记为RX,在应用层处理之前报告任何无线电接收,当寄存器S261和S262分别设置为0时激活。还包括SMA天线连接器,允许连接868MHz天线以获得模块的最佳范围。此Click board™只能使用3.3V逻辑电压级别操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子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。

tRF 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的频率范围内工作,确保了最佳的信号接收和传输。具有50欧姆的阻抗,与各种设备和系统兼容。该天线具有2dB的增益,增强了信号强度并扩展了通信范围。其垂直极化进一步提高了信号的清晰度。设计可处理高达50W的输入功率,适用于各种应用。长度仅48mm,这款天线既低调又实用。其SMA公头连接器确保了与设备的安全可靠连接。无论您是在处理物联网设备、远程传感器还是其他无线技术,868MHz直角天线都提供了您所需的性能和灵活性,实现无缝通信。

tRF Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Standby/Wakeup
PC0
AN
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
UART TX Status
PC8
PWM
Acknowledgement
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

tRF 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

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 tRF Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • trf_generic_single_read - 通用的单次读取函数。

  • trf_generic_single_write - 通用的单次写入函数。

  • trf_generic_multi_write - 通用的多次写入函数。

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 
 * \brief Trf Click example
 * 
 * # Description
 * This is a example which demonstrates the use of Trf Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Configuring Clicks and log objects.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks if new data byte have received in rx buffer (ready for reading),
 * and if ready than reads one byte from rx buffer. In second case aplication task writes
 * message data via UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "trf.h"

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

#define DEMO_APP_RECEIVER
//#define DEMO_APP_TRANSMITER

static trf_t trf;
static log_t logger;

static char demo_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    trf_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.

    trf_cfg_setup( &cfg );
    TRF_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    trf_init( &trf, &cfg );
    
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    char tmp;
    uint8_t cnt;
    
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER

    // RECEIVER - UART polling

    tmp =  trf_generic_single_read( &trf );
    log_printf( &logger, " %c ", tmp );
    
#endif
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITER

    // TRANSMITER - TX each 2 sec
       
    for ( cnt = 0; cnt < 8; cnt ++ )
    {
        trf_generic_single_write( &trf, demo_message[ cnt ] );
        Delay_ms ( 100 );
    }
       
    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

资源

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