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20 分钟

使用MICRF112和STM32G474RE在315MHz频段传输数据

适用于远程控制、安全和无钥匙进入系统的强大RF传输

MICRF TX Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

MICRF TX Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

非常适用于需要可靠和灵敏信号接收的汽车和楼宇门禁控制系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

MICRF TX Click 基于来自Microchip的RF发射器IC MICRF112。这款高性能IC设计简单,基于“数据输入,射频输出”的原理运行。它支持幅度键控调制(ASK)和频率键控调制(FSK)两种调制类型,并集成了相位锁定环(PLL)以实现可靠的频率稳定。专门为315MHz频段设计的MICRF112只需要一个基本的晶体振荡器 - 例如板载的9.84375MHz晶体 - 来准确建立其工作频率,并且只需要最少的外部元件来匹配功率放大器的输出与天线。它在各种应用中都能发挥作用,如远程无钥匙进入(RKE)系统、各种遥控器(用于机顶盒、暖通空调系统和家电)、车库

门开启器(GDO)、轮胎压力监测系统(TPMS)、户外气象站以及用于安全、警报、照明和风扇控制、门铃、灌溉等系统。关于板与MCU的连接,此板使用mikroBUS™插槽上的几个引脚。EN引脚用作切换设备开启或关闭状态的芯片使能功能。DAT引脚直接接受调制数据输入(ASK或FSK,由MODE SEL跳线的设置确定)。在FSK调制的情况下,MICRF112的XTLOUT和XTAL_MOD引脚之间需要额外的电容器,如C12(默认情况下C12未焊接)。如果用户希望使用不同于板载振荡器的频率,则应将板上的R7电阻退焊,从而断开板载振荡器。然后,

应将1nF电容器焊接在C13电容器的位置,并将CLK引脚用作参考振荡器输入。使用来自mikroBUS™电源供应的3.3V输入,MICRF112可以产生+10dBm的连续波(CW)输出功率到50Ω天线负载。它还拥有一种高效节能的关机模式,仅消耗50nA,非常适合于依赖电池的设备。此Click板只能使用3.3V逻辑电压级别。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板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。

MICRF TX Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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
Chip Enable
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Modulation Data
PC8
PWM
External Reference Oscillator Input
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

MICRF TX 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 STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
BarGraph 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU MB 1 Micro 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

该库包含 MICRF TX Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • micrftx_send_data - 此函数构建并发送数据包。数据包格式如下(先最高位,曼彻斯特 IEEE 802.3):MICRFTX_TRAINING_BYTES、前导码、长度、DATA_IN、CRC16(从整个数据包除去训练字节计算)。

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @file main.c
 * @brief MICRF TX Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of MICRF TX click board by sending
 * a predefined message to the receiver.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Sends a predefined message every 3 seconds and displays it on the USB UART.
 *
 * @note
 * The MICRF RX click board is a compatible receiver for the MICRF TX click.
 * Here are a few steps for troubleshooting if you are experiencing issues running
 * this example:
 *  - Make sure the MICRF TX click is set to ASK mode with on-board jumpers.
 *  - Check the MCU clock configuration, use an external oscillator instead of the MCU's
 * internal one for better accuracy on manchester data rate delay.
 *  - Measure the actual data rate on the data line and adjust the MICRFTX_MAN_BIT_LEN_US
 * value accordingly.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "micrftx.h"

#define MICRFTX_PREAMBLE        0x5AA5      /**< Packet preamble word. */
#define MICRFTX_MESSAGE         "MIKROE"    /**< Text message to send. */

static micrftx_t micrftx;       /**< MICRF TX Click driver object. */
static log_t logger;            /**< Logger object. */

/**
 * @brief MICRF TX send data function.
 * @details This function builds and sends a packet of data. 
 * The packet format is as follows (MSB first, manchester IEEE 802.3):
 * MICRFTX_TRAINING_BYTES, PREABMLE, LEN, DATA_IN, CRC16 (calculated from whole packet excluding training bytes).
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #micrftx_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] preamble : Preamble word.
 * @param[in] data_in : Data buffer.
 * @param[in] len : Number of bytes in data buffer.
 * @return None.
 * @note Default manchester bit length is set to 2000us.
 */
static void micrftx_send_data ( micrftx_t *ctx, uint16_t preamble, uint8_t *data_in, uint8_t len );

/** 
 * @brief Manchester encode bits.
 * @details This function encodes a data byte to manchester word (IEEE 802.3).
 * @return Manchester word.
 * @note None.
 */
static uint16_t micrftx_man_encode ( uint8_t data_in );

/** 
 * @brief Reflect bits.
 * @details This function reflects a desired number of bits in data.
 * @return Reflected data.
 * @note None.
 */
static uint16_t micrftx_reflect_bits( uint16_t data_in, uint8_t len );

/** 
 * @brief CRC-16/MAXIM calculation for CRC16 function.
 * @details This function calculates CRC16 with parameteres: 
 * @li @c  Width 16 bit
 * @li @c  Polynomial 0x8005 ( x16 + x15 + x2 + x0 )
 * @li @c  Initialization 0x0000
 * @li @c  Reflect input True
 * @li @c  Reflect output True
 * @li @c  Final Xor 0xFFFF
 * @li @c  Example { 69, 00 } - 0xAFD1
 * @param[in] data_buf : Array of bytes to calculate crc from.
 * @param[in] len : Number of bytes to calculate crc from.
 * @return Calculated CRC.
 * @note None.
 */
static uint16_t micrftx_calculate_crc16 ( uint8_t *data_buf, uint16_t len );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;          /**< Logger config object. */
    micrftx_cfg_t micrftx_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.
    micrftx_cfg_setup( &micrftx_cfg );
    MICRFTX_MAP_MIKROBUS( micrftx_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == micrftx_init( &micrftx, &micrftx_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    log_printf ( &logger, " Sending data: %s\r\n\n", ( char * ) MICRFTX_MESSAGE );
    micrftx_send_data ( &micrftx, MICRFTX_PREAMBLE, MICRFTX_MESSAGE, strlen ( MICRFTX_MESSAGE ) );
    Delay_ms ( 3000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void micrftx_send_data ( micrftx_t *ctx, uint16_t preamble, uint8_t *data_in, uint8_t len )
{
    uint8_t training[ ] = MICRFTX_TRAINING_BYTES;
    uint8_t packet_buf[ MICRFTX_MAX_DATA_LEN + 5 ] = { 0 };
    uint16_t crc = 0;
    uint16_t man_data = 0;
    uint8_t byte_cnt = 0;
    uint8_t bit_cnt = 0;

    packet_buf[ 0 ] = ( uint8_t ) ( ( preamble >> 8 ) & 0xFF );
    packet_buf[ 1 ] = ( uint8_t ) ( preamble & 0xFF );
    packet_buf[ 2 ] = len;
    memcpy ( &packet_buf[ 3 ], data_in, len );
    crc = micrftx_calculate_crc16 ( packet_buf, len + 3 );
    packet_buf[ len + 3 ] = ( uint8_t ) ( ( crc >> 8 ) & 0xFF );
    packet_buf[ len + 4 ] = ( uint8_t ) ( crc & 0xFF );

    micrftx_enable_device ( ctx );
    Delay_10ms( );
    // Send training bytes first
    for ( byte_cnt = 0; byte_cnt < sizeof ( training ); byte_cnt++ )
    {
        man_data = micrftx_man_encode ( training[ byte_cnt ] );
        for ( bit_cnt = 0; bit_cnt < 16; bit_cnt++ )
        {
            if ( man_data & MICRFTX_MAN_MSB )
            {
                micrftx_set_data_pin ( ctx );
            }
            else
            {
                micrftx_clear_data_pin ( ctx );
            }
            man_data <<= 1;
            Delay_us ( MICRFTX_MAN_BIT_LEN_US / 2 );
        }
    }
    // Send the packet bytes
    for ( byte_cnt = 0; byte_cnt < ( len + 5 ); byte_cnt++ )
    {
        man_data = micrftx_man_encode ( packet_buf[ byte_cnt ] );
        for ( bit_cnt = 0; bit_cnt < 16; bit_cnt++ )
        {
            if ( man_data & MICRFTX_MAN_MSB )
            {
                micrftx_set_data_pin ( ctx );
            }
            else
            {
                micrftx_clear_data_pin ( ctx );
            }
            man_data <<= 1;
            Delay_us ( MICRFTX_MAN_BIT_LEN_US / 2 );
        }
    }
    Delay_10ms( );
    micrftx_disable_device ( ctx );
}

static uint16_t micrftx_man_encode ( uint8_t data_in )
{
    uint16_t man_data = 0;

    for ( uint8_t bit_cnt = 0; bit_cnt < 8; bit_cnt++ )
    { 
        man_data <<= 2;
        if ( data_in & ( 0x80 >> bit_cnt ) )
        {
            man_data |= 1;  // 1: low going to a high
        }
        else
        {
            man_data |= 2;  // 0: high going to a low
        }
    }
    return man_data;
}

static uint16_t micrftx_reflect_bits( uint16_t data_in, uint8_t len )
{
    uint16_t data_out = 0;
    for ( uint16_t cnt = 0; cnt < len; cnt++ )
    {
        data_out |= ( ( data_in >> cnt ) & 1 ) << ( len - cnt - 1 );
    }
    return data_out;
}

static uint16_t micrftx_calculate_crc16( uint8_t *data_buf, uint16_t len )
{
    uint16_t crc16 = 0x0000;
    for ( uint16_t cnt = 0; cnt < len; cnt++ )
    {
        crc16 ^= ( micrftx_reflect_bits( data_buf[ cnt ], 8 ) << 8 );
        for ( uint8_t bit_cnt = 0; bit_cnt < 8; bit_cnt++ )
        {
            if ( crc16 & 0x8000 )
            {
                crc16 = ( crc16 << 1 ) ^ 0x8005;
            }
            else
            {
                crc16 <<= 1;
            }
        }
    }
    return micrftx_reflect_bits( crc16, 16 ) ^ 0xFFFF;
}

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

额外支持

资源

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