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使用XB3-24Z8UM和STM32F446RE创建嵌入式蜂窝和网状网络应用

您与世界的连接

XBee 2 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

XBee 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

易于添加的安全无线连接

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Xbee 2 Click 基于 Digi International 的 XB3-24Z8UM,这是一款 Digi XBee® 3 Zigbee 3.0 收发模块,提供无线终端连接。该模块使用 IEEE 802.15.4 网络协议,适用于需要低延迟和可预测通信时间的高吞吐量应用,设计用于快速点对多点或点对点网络。得益于业界领先的技术,预认证的 XB3-24Z8UM 模块允许根据需要在多种频率和无线协议之间切换(Zigbee、802.15.4、DigiMesh® 和 BLE),提供覆盖所有垂直市场的完全互操作生态系统。此 Click board™ 配备可配置的主机接口,允许使用选定接口与 MCU 通信。XB3-24Z8UM 可以使用常用的 UART 接口(带有 UART RX、TX 和硬件流控制引脚 UART CTS 和 RTS)与 MCU 通

信,或使用 SPI 接口(XBee 模块仅作为 SPI 从设备工作)。在使用 SPI 接口的情况下,用户可以使用它来配置模块并自行编写库。XB3-24Z8UM 还具有内置的 Digi TrustFence® 安全性、身份和数据隐私功能,采用超过 175 个控制措施来防御新兴的网络威胁。Xbee 2 Click 还具有许多其他功能,如复位功能和视觉及数字指示器。连接到 mikroBUS™ 插座的 RST 引脚的低电平复位信号激活系统的硬件复位,而标记为 ASSOC 的黄色 LED 指示灯代表模块连接到网络的视觉指示。如果 LED 常亮,表示模块未连接到移动网络,而 LED 的标准闪烁表示正常工作模式。连接到 mikroBUS™ 插座的 INT 引脚的 A/D 引脚代表一种中断,通过将

板载 SMD 跳线定位在适当位置,其功能可以选择为 DTR 或 ATT。DTR 位置是“数据终端就绪”功能,告诉 XBee 模块主机 MCU 准备好进行通信。ATT 位置(SPI Attention)表示每当 Xbee 模块有数据给主机 MCU 时,用于 SPI 接口的指示器。此外,板上还有一个标记为 COMMI 的调试按钮,结合 ASSOC LED 提供各种简单功能,以帮助在网络中部署设备。此 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。然而,该 Click board™ 配备了包含函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

XBee 2 Click top side image
XBee 2 Click bottom side 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 2 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 STM32F446RE 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 Xbee 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • xbee2_get_serial_number - 此函数发送获取序列号的命令。

  • xbee2_set_device_name - 此函数设置设备名称(节点标识符)。

  • xbee2_set_destination_address - 此函数设置目的地址的高字节和低字节。

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 XBEE 2 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of an XBEE 2 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, api mode to transparent, 
 * and a device role to join or form network depending on the application mode.
 *
 * ## 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 xbee2_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t xbee2_process ( void )
 * - static err_t xbee2_display_rsp ( uint16_t timeout )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "xbee2.h"

// Device name (Node identifier).
#define DEVICE_NAME                 "XBEE 2 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    XBEE2_BROADCAST_DEST_ADDRESS_HIGH
#define DESTINATION_ADDRESS_LOW     XBEE2_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 2 click board\r\n"

// Application process buffer size
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static xbee2_t xbee2;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief XBEE 2 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @note None.
 */
static void xbee2_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief XBEE 2 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 xbee2_process ( void );

/**
 * @brief XBEE 2 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 xbee2_display_rsp ( uint16_t timeout );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    xbee2_cfg_t xbee2_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.
    xbee2_cfg_setup( &xbee2_cfg );
    XBEE2_MAP_MIKROBUS( xbee2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == xbee2_init( &xbee2, &xbee2_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    xbee2_hw_reset ( &xbee2 );
    xbee2_process( );
    xbee2_clear_app_buf( );
    
    log_printf( &logger, " - Enter command mode -\r\n" );
    xbee2_enter_command_mode ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Factory Reset -\r\n" );
    xbee2_factory_reset ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Get serial number -\r\n" );
    xbee2_get_serial_number ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set Device Name -\r\n" );
    xbee2_set_device_name ( &xbee2, DEVICE_NAME );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set Destination Address -\r\n" );
    xbee2_set_destination_address ( &xbee2, DESTINATION_ADDRESS_HIGH, DESTINATION_ADDRESS_LOW );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set API mode -\r\n" );
    xbee2_set_api_mode ( &xbee2, XBEE2_MODE_TRANSPARENT );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Set Device Role -\r\n" );
#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    xbee2_set_device_role ( &xbee2, XBEE2_DEVICE_ROLE_JOIN_NETWORK );
#else
    xbee2_set_device_role ( &xbee2, XBEE2_DEVICE_ROLE_FORM_NETWORK );
#endif
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Apply changes -\r\n" );
    xbee2_apply_changes ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 ); 
    
    log_printf( &logger, " - Save changes -\r\n" );
    xbee2_save_changes ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 );
    
    log_printf( &logger, " - Exit command mode -\r\n" );
    xbee2_exit_command_mode ( &xbee2 );
    Delay_ms ( 100 );
    xbee2_display_rsp ( 1000 ); 
    
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 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
    xbee2_generic_write( &xbee2, DEMO_TEXT_MESSAGE, strlen( DEMO_TEXT_MESSAGE ) );
    log_printf( &logger, "%s", ( char * ) DEMO_TEXT_MESSAGE );
    Delay_ms( 3000 ); 
#else
    xbee2_process( );
    if ( app_buf_len > 0 ) 
    {
        log_printf( &logger, "%s", app_buf );
        xbee2_clear_app_buf(  );
    }
#endif
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void xbee2_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t xbee2_process ( void ) 
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    rx_size = xbee2_generic_read( &xbee2, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = 0;
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) 
        {
            xbee2_clear_app_buf(  );
            return XBEE2_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 XBEE2_OK;
    }
    return XBEE2_ERROR;
}

static err_t xbee2_display_rsp ( uint16_t timeout )
{
    uint16_t timeout_cnt = 0;
    xbee2_process ( );
    while ( ( 0 == strstr( app_buf, XBEE2_RSP_OK ) ) && 
            ( 0 == strstr( app_buf, XBEE2_RSP_ERROR ) ) && 
            ( timeout_cnt++ < timeout ) )
    {
        xbee2_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 ] );
        }
        xbee2_clear_app_buf ( );
        log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n" );
        return XBEE2_OK;
    }
    return XBEE2_ERROR;
}

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

额外支持

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