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使用M6E-NANO和STM32G474RE迈入数据采集的未来

从访问控制到资产追踪:终极RFID伴侣

Magic RFID Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Magic RFID Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

通过先进的UHF RFID功能,提升物流、安检点等领域的操作,增强可见性和控制力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Magic RFID Click基于JADAK的M6E-NANO,这是一款超高频嵌入式RFID模块,具有超低功耗。支持EPC Gen2V2和ISO 18000-63标准,M6E-NANO模块可在全球范围内使用。它可以根据美洲、欧盟(EU)、印度、韩国、澳大利亚、中国和日本等多个全球地区的频率进行定制。ThingMagic的M6E-NANO模块在859MHz至930MHz的UHF频段运行,适用于读/写应用。该模块提供+27 dBm的输出功率,调节步长为0.01 dB,读取速度为200标签/秒,这意味着通过适当的天线和模块自身的配置,可以实现更远的距离(最长可达4.5米)。Magic RFID Click通过边缘通孔支持一个单工双向RF天线。每个端口传输到50Ω负载的最大RF功率为0.5W或+27 dBm。模块的性能受天线质量的

影响。在工作频段提供50Ω匹配的天线表现最佳。指定性能在天线在整个工作范围内提供17dB回波损耗或更好时实现。对于任何1dB回波损耗,模块不会受到损坏。只有在操作过程中天线断开时才可能发生损坏。该模块通过UART串行端口与MCU通信,支持从9600到921600bps的波特率,提供完整的功能(最低功耗操作模式除外)。在初次上电时,默认波特率为115200。UART RX和TX线通过SN74LVC1T45缓冲,这是一个由M6E-NANO Vout引脚驱动的单位双电源总线收发器,具有可配置的电压转换功能。这使得输入对5V具有容忍度,并将输出电流驱动能力从10mA提高到15mA。一个TVS二极管被添加到EN GPIO线上以增加ESD保护。EN引脚标记为EN,路由

在mikroBUS™插座的CS引脚上,必须被拉高才能使模块工作。当此引脚处于低逻辑状态时,它会关闭模块并将其功耗降低到接近零。Magic RFID Click具有一个小型同轴N.FL系列天线连接器,可以连接到MIKROE提供的适当天线,例如圆形UHF RFID天线。这种天线是所有频率范围在902MHz至928MHz的UHF/RFID应用的绝佳选择。此Click板™可以在3.3V或5V逻辑电压水平下工作,通过VCC SEL跳线选择。这种方式,3.3V和5V的MCU都能正确使用通信线路。此外,此Click板™配备了一个包含易用函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Magic RFID Click top side image
Magic RFID Click bottom side 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

UMCC - 超微型同轴连接器旨在应对下一代无线应用中日益增长的小型化需求。该超低型同轴母对母互连器件的电缆直径为1.37mm,长度为200mm,具有III型连接器,配对高度仅为2.5mm。UMCC提供50欧姆的特性阻抗和从直流到6GHz的频率范围,确保在各种应用中实现最佳性能。值得注意的是,其配对的VSWR在直流至3GHz范围内最大为1.30,在3至6GHz范围内最大为1.5(典型值)。连接器的插入损耗在直流至6GHz范围内最大为0.24dB。UMCC具有便捷的按压式对接/拆卸功能,在PCB上占地面积仅为3x3mm,且兼容Hirose U.FL系列连接器,使其成为紧凑型高频连接需求的多功能高效选择。

Magic RFID Click accessories 1 image

圆形UHF RFID天线是一种独特的PCB近场天线,设计用于作为开发板的扩展,利用最适合短距离通信的电磁场。天线设计成圆形,直径为23mm。值得一提的是,该天线可用于频率范围为902MHz至928MHz的UHF和RFID应用。

Magic RFID Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PA3
TX
UART RX
PA2
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Magic RFID 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
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 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 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

该库包含 Magic RFID Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • magicrfid_get_response - Magic RFID 获取响应功能。

  • magicrfid_parse_tag_rssi - 此功能解析标签的RSSI值。

  • magicrfid_parse_tag_epc - 此功能解析标签的EPC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 Magic RFID Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from Magic RFID Clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialize driver init and starts default configuration module.
 *
 * ## Application Task
 * Scans for RFID TAGs and displays on the USB UART the EPC bytes of the detected tag.
 * It also parses and displays the RSSI as well as the frequency this tag was detected at.
 * 
 * @author MikroE Team
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "magicrfid.h"

static magicrfid_t magicrfid;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    magicrfid_cfg_t magicrfid_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.
    magicrfid_cfg_setup( &magicrfid_cfg );
    MAGICRFID_MAP_MIKROBUS( magicrfid_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == magicrfid_init( &magicrfid, &magicrfid_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    magicrfid_default_cfg ( &magicrfid );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    magicrfid_response_t rsp = { 0 };
    if ( ( MAGICRFID_OK == magicrfid_get_response ( &magicrfid, &rsp ) ) && 
         ( MAGICRFID_OPCODE_READ_TAG_ID_MULTIPLE == rsp.opcode ) )
    {
        if ( 0 == rsp.data_len )
        {
            log_printf( &logger, "\r\n --- SCANNING ---\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, "\r\n --- TAG DETECTED ---\r\n" );
            int8_t tag_rssi = 0;
            uint32_t tag_freq = 0;
            magicrfid_epc_t epc = { 0 };
            tag_rssi = magicrfid_parse_tag_rssi ( rsp );
            log_printf( &logger, " RSSI: %d\r\n", ( int16_t ) tag_rssi );
            tag_freq = magicrfid_parse_tag_freq ( rsp );
            log_printf( &logger, " FREQ: %lu\r\n", tag_freq );
            magicrfid_parse_tag_epc ( rsp, &epc );
            log_printf( &logger, " EPC PC: 0x%.4X\r\n", epc.epc_pc );
            log_printf( &logger, " EPC ID (len: %u): ", ( uint16_t ) epc.data_len );
            for ( uint8_t cnt = 0; cnt < epc.data_len; cnt++ )
            {
                log_printf( &logger, "%.2X", ( uint16_t ) epc.data_buf[ cnt ] );
            }
            log_printf( &logger, "\r\n EPC CRC: 0x%.4X\r\n", epc.epc_crc );
            Delay_ms ( 100 );
            magicrfid_clear_buffers ( &magicrfid );
        }
    }
}

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;
}

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

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