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10 分钟

使用 CZ-0-PIN 和 STM32G431RB 在您的项目中实现 iButton™ 技术。

简单触摸实现安全可靠的数据传输。

iButton Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

iButton Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

创建需要安全物理触点用于数据传输或用户身份识别的系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

iButton Click 基于 Demiurge 的 CZ-0-PIN,这是一款高质量的 iButton 探针。金属探针确保抗污垢、灰尘、湿气、震动和其他环境危害,同时确保与 iButton 设备良好对准。制造商保证与 Analog iButton 设备兼容,但该探针可以读取任何与 Maxim iButton 兼容的设备。iButton 设备可以通过数据线利用所谓的寄生电源供电。此 Click 板™ 配备有到 3.3V mikroBUS™ 导轨的上拉电阻,为 iButton 提供电源。iButton 的寄生电源包含一个内部电容

器,一旦数据线充电完毕,该电容器提供足够的电流以确保正常运行。为了使寄生电源正常工作,数据线的空闲状态为高电平,而 iButton 设备的数据线处于开漏配置,当断言时将数据线拉至低逻辑电平。单线通信线被路由到 SMD 跳线,允许将单线通信路由到 mikroBUS™ 的 PWM 引脚或 AN 引脚。这些引脚分别标记为 GP0 和 GP1,与 SMD 跳线位置相同,使所需引脚的选择简单明了。标记为 ST1 的绿色 LED 路由到 mikroBUS™ 的 RST 引脚,而标

记为 ST2 的红色 LED 路由到 mikroBUS™ 的 CS 引脚。这两个引脚允许从软件进行视觉反馈;例如,如果停靠的 iButton 的序列号符合授权标准,绿色 LED 可以发出信号。这些 LED 可以用于任何信号化,并且不直接连接到 iButton 设备。此 Click 板™ 只能在 3.3V 逻辑电压电平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须进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,可用于进一步开发。

iButton? Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

DS1990A 是一种独特的序列号识别 iButton™。iButton 技术基于单线通信协议,芯片封装在坚固的不锈钢外壳中。这个按钮形状的设备有两个接触点——盖子和底座。这些接触点将必要的连接传输到嵌入金属按钮内的敏感硅芯片。当 iButton 接触读卡器探针时,通过单线接口与主 MCU 建立通信。通信几乎是瞬间完成的,因此轻轻按下 iButton 使其接触探针即可完成通信。

iButton Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

1-Wire Data IN/OUT
PA15
AN
Status 2 Indicator
PC12
RST
Status 1 Indicator
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
1-Wire Data IN/OUT
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

iButton? 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 STM32G431RB 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access 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 Compiler Selection Step Image 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

此库包含用于 iButton Click 驱动的 API。

关键功能:

  • ibutton_add_key - 该功能从 DS1990A 序列号 iButton 读取 ROM 地址,并将其存储在 ctx->key_rom 缓冲区中

  • ibutton_remove_keys - 该功能通过清除 ctx->key_rom 缓冲区来移除所有存储的钥匙

  • ibutton_check_key - 该功能从 DS1990A 序列号 iButton 读取 ROM 地址,并检查它是否已存储在 ctx->key_rom 缓冲区中

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 iButton Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the iButton click boards by registering a DS1990A Serial Number iButton
 * key and then waiting until a key is detected on the reader and identifying if the key matches one of
 * those stored in RAM.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and registers a new DS1990A Serial Number iButton key and stores it in RAM.
 * 
 * ## Application Task  
 * Waits until a key is detected on the reader, and checks if there's a key found in the library that matches
 * the one it has just read. All data is being logged on the USB UART where you can track the program flow.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "ibutton.h"

#define NUMBER_OF_KEYS  1   // Number of keys to register.

static ibutton_t ibutton;
static log_t logger;

/**
 * @brief iButton led indication function.
 * @details This function indicates the selected state over LEDs indication.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #ibutton_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] state : @li @c 0 - Disable LEDs.
 *                    @li @c 1 - Wait for a key.
 *                    @li @c 2 - Operation successfull.
 *                    @li @c 3 - Wrong key found.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void ibutton_led_indication ( ibutton_t *ctx, ibutton_led_state_t state );

/**
 * @brief iButton register keys function.
 * @details This function registers a desired number of keys.
 * Each step will be logged on the USB UART where you can track the function flow.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #ibutton_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] num_keys : Number of keys to register.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void ibutton_register_keys ( ibutton_t *ctx, uint8_t num_keys );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    ibutton_cfg_t ibutton_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.
    ibutton_cfg_setup( &ibutton_cfg );
    IBUTTON_MAP_MIKROBUS( ibutton_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ONE_WIRE_ERROR == ibutton_init( &ibutton, &ibutton_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    ibutton_register_keys ( &ibutton, NUMBER_OF_KEYS );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    err_t error_flag = IBUTTON_OK;
    ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
    log_printf( &logger, " >>> Waiting for a key <<<\r\n" );
    do
    {
        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_WAIT_KEY );
        error_flag = ibutton_check_key ( &ibutton );
    }
    while ( IBUTTON_ERROR == error_flag );

    ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
    if ( IBUTTON_OK == error_flag )
    {
        log_printf( &logger, " MATCH, access allowed!\r\n" );
        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_SUCCESS );
    }
    else if ( IBUTTON_KEY_NO_MATCH == error_flag )
    {
        log_printf( &logger, " NO MATCH, access denied!\r\n" );
        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_WRONG_KEY );
    }
    ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
    log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n\n" );
    Delay_ms ( 500 );
}

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

    return 0;
}

static void ibutton_led_indication ( ibutton_t *ctx, ibutton_led_state_t state )
{
    switch ( state )
    {
        case IBUTTON_LED_DISABLE:
        {
            ibutton_disable_green_led ( ctx );
            ibutton_disable_red_led ( ctx );
            break;
        }
        case IBUTTON_LED_WAIT_KEY:
        {
            ibutton_enable_green_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_green_led ( &ibutton );
            ibutton_enable_red_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_red_led ( &ibutton );
            break;
        }
        case IBUTTON_LED_SUCCESS:
        {
            ibutton_enable_green_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_green_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_enable_green_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_green_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            break;
        }
        case IBUTTON_LED_WRONG_KEY:
        {
            ibutton_enable_red_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_red_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_enable_red_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            ibutton_disable_red_led ( &ibutton );
            Delay_ms ( 250 );
            break;
        }
        default:
        {
            break;
        }
    }
}

static void ibutton_register_keys ( ibutton_t *ctx, uint8_t num_keys )
{
    err_t error_flag = IBUTTON_OK;
    uint8_t key_cnt = 1;
    while ( key_cnt <= num_keys )
    {
        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
        log_printf( &logger, " >>> Registering key %u of %u <<<\r\n", ( uint16_t ) key_cnt, ( uint16_t ) num_keys );
        log_printf( &logger, " Insert a DS1990A Serial Number iButton to click board reader plate\r\n" );
        do
        {
            ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_WAIT_KEY );
            error_flag = ibutton_add_key ( &ibutton );
        }
        while ( IBUTTON_ERROR == error_flag );

        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
        if ( IBUTTON_KEY_ALREADY_EXIST == error_flag )
        {
            log_printf( &logger, " This key is already registered!\r\n" );
            log_printf( &logger, " Use another key or decrease the number of keys\r\n" );
            ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_WRONG_KEY );
        }
        else if ( IBUTTON_OK == error_flag )
        {
            log_printf( &logger, " The key is registered successfully!\r\n" );
            ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_SUCCESS );
            key_cnt++;
        }
        ibutton_led_indication ( &ibutton, IBUTTON_LED_DISABLE );
        log_printf( &logger, "--------------------------------\r\n\n" );
        Delay_ms ( 500 );
    }
}

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

额外支持

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