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20 分钟

使用Wio-E5和STM32F103RB在物联网应用中实现长距离连接,例如无线传感器网络和远程抄表

由STM32WLE5驱动的LoRa无线模块解决方案

LR 10 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LR 10 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

加强物联网(IoT)项目,重点关注能源效率和广泛的连接范围。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LR 10 Click基于Seeed Technology的LoRa无线模块Wio-E5,以其极低的功耗和紧凑的尺寸而闻名。这款强大的模块集成了STM32WLE5JC系统级封装芯片和SX126X LoRa®芯片,以及Arm® Cortex® M4 MCU,确保超低功耗。主要设计用于需要极低功耗和扩展范围的物联网应用,如无线传感器网络、远程抄表和其他低功率、广域网场景 - Wio-E5凭借其多功能性成为许多物联网需求的理想选择。如前所述,Wio-E5模块集成了STM32WLE5JC。由于其对多模式操作的支持,包括(G)FSK和LoRa®,以及LoRa®模式下62.5kHz至500kHz的带宽选

项,该芯片在各种物联网应用中表现出色。它具有最大RF输入功率为+10dBm的特性,确保了稳健的信号强度。该设备在868MHz至928MHz的广泛频率范围内无缝运行,满足了广泛的无线通信需求。具有提供最大22dBm输出功率的能力,确保了在操作频率范围内的广泛覆盖和可靠传输。此外,该板实现了-137.5dBm的峰值灵敏度,即使在苛刻的环境条件下,也能保证一致可靠的通信能力。此Click板提供了丰富的可用接口选项,以与主机MCU进行通信,如UART、I2C和SPI,满足了多样化的应用需求。通过嵌入的全球LoRaWAN®协议支持和由UART

和复位RST引脚集成实现的AT命令集,简化了LoRaWAN®节点的设计。也可以通过UART接口在Boot模式下进行固件升级,由BOOT按钮触发,通过板的侧面的SWD接口引脚,利用板载MCU的功能进行轻松的编程和软件开发。LR 10 Click还具有50Ω阻抗的SMA天线连接器,与MIKROE提供的各种天线兼容,如Rubber Antenna 868MHz,以增强其连接性。此Click板™只能使用3.3V逻辑电压电平。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。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。

LR 10 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

868MHz右角橡胶天线是无线通信的紧凑多功能解决方案。在868-915MHz频段内运行,确保信号接收和传输的最佳性能。具有50欧姆的阻抗,与各种设备和系统兼容。这款天线具有2dB的增益,增强信号强度并扩展通信范围。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。仅48mm的长度,这款天线既低调又实用。其SMA公头连接器确保与设备的安全可靠连接。无论您是在使用物联网设备、远程传感器还是其他无线技术,868MHz右角天线都为您提供了所需的性能和灵活性,实现无缝通信。

LR 10 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset / ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
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
NC
NC
PWM
NC
NC
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

LR 10 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
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

该库包含 LR 10 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • lr10_write_cmd - 此函数通过使用UART串行接口写入所需的命令。

  • lr10_write_cmd_sub_param - 此函数通过使用UART串行接口写入所需的命令、子命令和参数。

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 LR 10 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of LR 10 Click board by processing
 * the incoming data and displaying them on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs a hardware reset of the device.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected mode, the application demo 
 * receives and processes all incoming data or sends the LoRa packet demo string. 
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void lr10_clear_app_buf ( void )
 * - static void lr10_log_app_buf ( void )
 * - static void lr10_log_receiver ( void )
 * - static err_t lr10_process ( lr10_t *ctx )
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lr10.h"
#include "conversions.h"

// Comment the line below to switch application mode to receiver
#define DEMO_APP_TRANSMITTER

// Application buffer size
#define PROCESS_BUFFER_SIZE       200

// Default RF configuration
#define PROCESS_RF_CFG_DEFAULT    "868,SF7,125,8,8,14,ON,OFF,OFF"

// Application demo string
#define LR10_DEMO_STRING          "MikroE - LR 10 Click"

static lr10_t lr10;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief LR 10 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void lr10_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief LR 10 log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void lr10_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief LR 10 log receiver data.
 * @details This function logs data from receiver application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void lr10_log_receiver ( void );

/**
 * @brief LR 10 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #lr10_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t lr10_process ( lr10_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    lr10_cfg_t lr10_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.
    lr10_cfg_setup( &lr10_cfg );
    LR10_MAP_MIKROBUS( lr10_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == lr10_init( &lr10, &lr10_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    lr10_hw_reset( &lr10 );
    Delay_ms ( 500 );

    lr10_generic_write( &lr10, LR10_CMD_AT, strlen(LR10_CMD_AT) );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );

    lr10_write_cmd( &lr10, LR10_CMD_VER );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );

    lr10_write_cmd( &lr10, LR10_CMD_ID );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );
    
    lr10_write_cmd_sub_param( &lr10, LR10_CMD_MODE, LR10_SUB_CMD_MODE_TEST, 
                                     LR10_SYMBOL_NULL, LR10_QUOTE_DISABLE );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );

    lr10_write_cmd( &lr10, LR10_CMD_TEST );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );

    lr10_inquire_cmd( &lr10, LR10_CMD_MODE );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    lr10_write_cmd_sub_param( &lr10, LR10_CMD_TEST, LR10_SUB_CMD_TEST_RFCFG, 
                                     PROCESS_RF_CFG_DEFAULT, LR10_QUOTE_DISABLE );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
    Delay_ms ( 500 );
#endif
    
}

void application_task ( void ) 
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    lr10_write_cmd_sub_param( &lr10, LR10_CMD_TEST, LR10_SUB_CMD_TEST_TX_STR, 
                                     LR10_DEMO_STRING, LR10_QUOTE_ENABLE );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_app_buf( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
#else
    lr10_write_cmd_param( &lr10, LR10_CMD_TEST, LR10_SUB_CMD_TEST_RX );
    if ( LR10_OK == lr10_process( &lr10 ) ) 
    {
        lr10_log_receiver( );
        lr10_clear_app_buf( );
    }
#endif
    Delay_ms ( 1000 );   
}

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 lr10_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void lr10_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 ] );
    }
}

static void lr10_log_receiver ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        if ( ( app_buf[ buf_cnt ] == LR10_ASCII_SPACE ) && 
             ( app_buf[ buf_cnt + 1 ] == LR10_ASCII_QUOTE ) )
        {
            buf_cnt += 2;
            log_printf( &logger, "  Receive: " );
            for ( ; buf_cnt < app_buf_len - 3; buf_cnt += 2 )
            {
                uint8_t hex_in[ 3 ] = { 0 };
                hex_in[ 0 ] = app_buf[ buf_cnt ];
                hex_in[ 1 ] = app_buf[ buf_cnt + 1 ];
                log_printf( &logger, "%c", hex_to_uint8( hex_in ) );
            }
            log_printf( &logger, "\r\n" );
            break;
        }
    }
}

static err_t lr10_process ( lr10_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = lr10_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= PROCESS_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - PROCESS_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = PROCESS_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return LR10_OK;
    }
    return LR10_ERROR;
}

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

额外支持

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