初学者
10 分钟

使用XB24CZ7PIS-004和STM32F446RE将ZigBee无线通信添加到你的项目中

为ZigBee网状网络中的终端设备提供无线连接

XBEE Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

XBEE Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

高性能的XBee® RF模块可实现广泛的室内和室外范围,为能源和控制系统提供稳健且全球接受的网络解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

XBee Click基于XB24CZ7PIS-004,这是来自Digi International的低功耗Digi XBee® RF模块,为ZigBee网状网络中的端点设备提供无线连接。XB24CZ7PIS-004的收发器芯片组件基于Ember Silicon Labs EM357 SoC,RF数据速率为250kbps(串行最高1Mbps),可通过简单的AT或API命令进行高级配置。它还支持低功耗睡眠节点,并且在覆盖范围、数据冗余和数据可靠性的结合下,室外RF视线范围可达1.2km(城市范围可达60m)。XB24CZ7PIS-004模块具有全球接受性。工作频率为2.4GHz,可在美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和日本使用。ZigBee模块还支持根据应用程序需求配置的各种安全级别。该Click板带有可配置的主机接口,允许使用所选择的接口与MCU进行通

信。XB24CZ7PIS-004可以使用UART接口与MCU进行通信,常用的UART RX、TX和硬件流控制引脚UART CTS和RTS(清除发送和准备发送),或者使用SPI接口(XBee模块仅作为SPI从设备工作)。该模块可以 通过串行命令(AT或API)本地配置,也可以通过远程API命令远程配置任何网络设备的配置设置。对于SPI接口,用户可以使用它来配置模块并自己编写库。XBee Click还具有许多其他功能。在mikroBUS™插座的RST引脚上布线的主动低复位信号会激活系统的硬件复位,而在INT引脚上布线的A/D引脚表示一种中断类型,其功能可以通过将板载SMD跳线位置选择到相应的DTR或ATT位置来选择。DTR位置是"数据终端就绪"功能,用于告知XBee模块主机MCU已准备好

通信,而ATT位置(SPI Attention)表示SPI接口的指示器,指示XBee模块何时有数 据传输到主机MCU。除固件更新外,它还支持配置和LED行为;一个标记为COMMI的配置按钮与一个ASSOC LED组合在一起,提供各种简单功能,以帮助在网络中部署设备,例如设备唤醒、广播传输等。另一方面,黄色的ASSOC LED指示设备的网络状态和诊断信息。如果LED持续亮起,则意味着模块未连接到网络,而LED的标准闪烁表示正常工作模式。此Click板仅能在3.3V逻辑电压级别下操作。使用逻辑电平不同的MCU之前,必须对板执行适当的逻辑电压级别转换。但是,Click板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。

XBEE Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

UART RTS
PC0
AN
Reset
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
UART CTS
PC8
PWM
Data Ready Indicator
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

XBEE 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 STM32F446RE 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

这个库包含了XBEE Click驱动程序的API。

关键功能:

  • xbee_get_serial_number - 发送获取序列号命令的函数。

  • xbee_set_device_name - 设置设备名称(节点标识符)的函数。

  • xbee_set_destination_address - 设置目标地址的高位和低位字节的函数。

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 XBEE Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an XBEE click board by showing
 * the communication between the two click boards configured in transparent mode.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the click board by performing a factory reset, 
 * and setting the device name, destination address, and api mode to transparent.
 *
 * ## Application Task
 * Depending on the selected application mode, it reads all the received data or 
 * sends the desired message every 3 seconds.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void xbee_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t xbee_process ( void )
 * - static err_t xbee_display_rsp ( uint16_t timeout )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "xbee.h"

// Device name (Node identifier).
#define DEVICE_NAME                 "XBEE Click"

// Enter here the specific serial number high and low bytes of the remote device as a hex string or 
// leave it set to broadcast addresses for forwarding messages to all devices
#define DESTINATION_ADDRESS_HIGH    XBEE_BROADCAST_DEST_ADDRESS_HIGH
#define DESTINATION_ADDRESS_LOW     XBEE_BROADCAST_DEST_ADDRESS_LOW

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

// Text message to send in the transmitter application mode
#define DEMO_TEXT_MESSAGE           "MIKROE - XBEE click board\r\n"

// Application process buffer size
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static xbee_t xbee;
static log_t logger;

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

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

/**
 * @brief XBEE 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 xbee_process ( void );

/**
 * @brief XBEE display response function.
 * @details This function reads data from device until it sends OK or ERROR message or until
 * it exceeds the timeout value.
 * @param[in] timeout : Timeout value in miliseconds.
 * @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 xbee_display_rsp ( uint16_t timeout );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    xbee_cfg_t xbee_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.
    xbee_cfg_setup( &xbee_cfg );
    XBEE_MAP_MIKROBUS( xbee_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == xbee_init( &xbee, &xbee_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    xbee_hw_reset ( &xbee );
    xbee_process( );
    xbee_clear_app_buf( );
    
    log_printf( &logger, " - Enter command mode -\r\n" );
    xbee_enter_command_mode ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Factory Reset -\r\n" );
    xbee_factory_reset ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Get serial number -\r\n" );
    xbee_get_serial_number ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set Device Name -\r\n" );
    xbee_set_device_name ( &xbee, DEVICE_NAME );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set Destination Address -\r\n" );
    xbee_set_destination_address ( &xbee, DESTINATION_ADDRESS_HIGH, DESTINATION_ADDRESS_LOW );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set API mode -\r\n" );
    xbee_set_api_mode ( &xbee, XBEE_MODE_TRANSPARENT );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Apply changes -\r\n" );
    xbee_apply_changes ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 ); 
    
    log_printf( &logger, " - Save changes -\r\n" );
    xbee_save_changes ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Exit command mode -\r\n" );
    xbee_exit_command_mode ( &xbee );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee_display_rsp ( 1000 ); 
    
    app_buf_len = 0;
    
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    log_printf( &logger, " Application Mode: Transmitter\r\n" );
#else
    log_printf( &logger, " Application Mode: Receiver\r\n" );
#endif
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    xbee_generic_write( &xbee, DEMO_TEXT_MESSAGE, strlen( DEMO_TEXT_MESSAGE ) );
    log_printf( &logger, "%s", ( char * ) DEMO_TEXT_MESSAGE );
    Delay_ms( 3000 ); 
#else
    xbee_process( );
    if ( app_buf_len > 0 ) 
    {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        xbee_clear_app_buf(  );
    }
#endif
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

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

static err_t xbee_process ( void ) 
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    rx_size = xbee_generic_read( &xbee, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = 0;
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) 
        {
            xbee_clear_app_buf(  );
            return XBEE_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_buf[ rx_cnt ] != 0 ) 
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
        return XBEE_OK;
    }
    return XBEE_ERROR;
}

static err_t xbee_display_rsp ( uint16_t timeout )
{
    uint16_t timeout_cnt = 0;
    xbee_process ( );
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, XBEE_RSP_OK ) ) && 
            ( 0 == strstr( app_buf, XBEE_RSP_ERROR ) ) && 
            ( timeout_cnt++ < timeout ) )
    {
        xbee_process ( );
        Delay_ms ( 1 );
    }
    if ( app_buf_len > 0 )
    {
        for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
        }
        xbee_clear_app_buf ( );
        log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
        return XBEE_OK;
    }
    return XBEE_ERROR;
}

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

额外支持

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