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20 分钟

使用 RN2903 和 STM32G474RE 远距离收集和传输数据

915MHz 长距离收发器:通向未来的桥梁

LR 2 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

LR 2 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

凭借我们的915MHz收发器,您可以在农业、环境监测和工业控制领域解锁新的可能性,这得益于其卓越的范围和穿透能力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LR 2 Click基于Microchip Technology的RN2903,这是一款低功耗、基于长距离RF技术的收发模块。它具有符合Class A LoRaWAN标准的堆栈,优化用于鲁棒的LoRaWAN网络,抗干扰能力强,适合长距离无线操作。它提供了高干扰免疫力的长距离扩频通信。结合-148dBm的接收灵敏度和18.5dBm的集成放大器,允许实现长达15公里的开阔区域链接(根据模块制造商的规格)。该Click板™提供300kbps的FSK调制数据速率和12500bps的LoRa技术调制数据速率,适用于美国、加拿大、澳大利亚和新西兰的915MHz ISM频段应用。要加入LoRaWAN网络,RN2903需要一个LoRaWAN集中器/网关。终端设备必

须使用唯一的终端地址、应用会话密钥和网络会话密钥。第一种方法称为空中激活(OTAA),在特定连接程序后分配这些密钥。第二种方法是使用UART命令手动分配这些密钥,这种方法称为个性化激活(ABP),可能存在一些安全问题。在任何情况下,终端设备在通信之前都必须在LoRaWAN网络上激活。LR 2 Click通过UART接口与MCU通信,使用常用的UART RX和TX引脚,包括硬件流控制引脚CTS和RTS(清除发送、准备发送),数据传输速率可达57600bps。有三组命令用于配置和操作RN2903的各个层(SYSTEM、MAC和RADIO)。每层控制模块的特定区域,每个UART命令以控制层

名称的缩写开头。该模块还具有非易失性存储器(EEPROM),用于存储配置设置和一些附加数据。此外,该Click板™可以通过mikroBUS™插座上的硬件复位引脚(标记为RST)进行复位,通过将该引脚设置为低逻辑电平来实现。LR 2 Click具有50Ω阻抗的SMA天线连接器,因此可以配备MIKROE提供的适合915MHz的天线。该Click板™可以通过VCC SEL跳线选择在3.3V或5V逻辑电平下运行,这样,3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线路。此外,该Click板™配备了包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

LR 2 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

橡胶天线GSM/GPRS直角是我们广泛阵容中所有GSM Click boards™的完美伴侣。这款专用天线旨在通过令人印象深刻的功能优化您的无线连接。其宽频率范围覆盖824-894/1710-1990MHz或890-960/1710-1890MHz,能够处理各种频段,确保无缝且可靠的连接。天线具有50欧姆的阻抗和2dB的增益,增强了信号接收和传输。其70/180MHz的带宽为多种应用提供了灵活性。垂直极化进一步提升了其性能。天线的最大输入功率容量为50W,即使在苛刻的条件下也能确保强大的通信。这款天线长度紧凑,仅为50毫米,并配有SMA公头连接器,橡胶天线GSM/GPRS直角是您的无线通信需求的多功能且紧凑的解决方案。

LR 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
UART RTS
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
UART CTS
PC14
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

LR 2 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
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

该库包含 LR 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • lr_mac_tx - 用于写入MAC参数的函数

  • lr_join - 用于设置连接模式的函数

  • lr_tick_conf - 定时器配置

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 LR Click Example.
 *
 * # Description
 * This example reads and processes data from LR clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver init and LR init.
 * 
 * ## Application Task  
 * Transmitter mode - sends one by one byte sequence of the desired message each second and 
 * checks if it is sent successfully.
 * Receiver mode - displays all the received characters on USB UART.
 * 
 * ## Additional Functions
 * - lr_process ( ) - The general process of collecting data the module sends.
 * - bool is_digit ( char c ) - Checks if input is a digit 
 * - hex_to_int ( char* origin, uint8_t* result ) - Converts hexadecimal to int value.
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */


#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lr.h"
#include "string.h"
#include "conversions.h"

#define PROCESS_COUNTER 5
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 300

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

#define DEMO_APP_RECEIVER
//#define DEMO_APP_TRANSMITTER

static lr_t lr;
static log_t logger;

uint8_t cnt;
uint8_t send_data;
int8_t  int_data;
uint8_t rx_state;
uint8_t tx_state;

char send_hex[ 50 ];
char tmp_txt[ 50 ];
uint8_t send_message[ 9 ] = { 'M', 'i', 'k', 'r', 'o', 'E', 13, 10, 0 };

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void lr_process ( void ) {
    int32_t rsp_size;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint8_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    
    while ( process_cnt != 0 ) {
        rsp_size = lr_generic_read( &lr, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 ) {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ ) {
                lr_put_char( &lr, uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] );
                lr_isr_process( &lr );
            }
            
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } else {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_ms( 100 );
        }
    }
}

bool is_digit ( char c ) {
    if ( c >= '0' && c <= '9' ) {
        return true;
    }

    return false;
}

void hex_to_int ( char* origin, uint8_t* result ) {
    uint8_t len = strlen( origin );
    uint8_t idx, ptr, factor;

    if ( len > 0 ) {
        *result = 0;
        factor = 1;

        for ( idx = len - 1; idx >= 0; idx-- ) {
            if ( is_digit( *( origin + idx ) ) ) {
                *result += ( *( origin + idx ) - '0' ) * factor;
               } else {
                    if ( *( origin + idx ) >= 'A' && *( origin + idx ) <= 'Z' ) {
                        
                        ptr = ( *( origin + idx ) - 'A' ) + 10;
                        
                    } else {
                        return;
                    }
                    *result += ( ptr * factor );
                }
                factor *= 16;
          }
     }
}

void lr_cbk( char* response ) {
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void ) {
    log_cfg_t log_cfg;
    lr_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    lr_cfg_setup( &cfg );
    LR_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    lr_init( &lr, &cfg );

    lr_default_cfg( &lr, 0, &lr_cbk );

    lr_cmd( &lr, LR_CMD_SYS_GET_VER, &tmp_txt[ 0 ] );

    lr_cmd( &lr, LR_CMD_MAC_PAUSE,  &tmp_txt[ 0 ] );
    log_printf( &logger, "mac pause\r\n" );
    for ( cnt = 0; cnt < 10; cnt++ ) {
        log_printf( &logger, "%c", tmp_txt[ cnt ] );
    }

    log_printf( &logger, "\r\n" );

    lr_cmd( &lr, LR_CMD_RADIO_SET_WDT, &tmp_txt[ 0 ] );

    log_printf( &logger, "radio set wdt 0\r\n" );
    log_printf( &logger, "%s\r\n", &tmp_txt[ 0 ] );
}

void application_task ( void ) {
    char *ptr;
    lr_process( );
    
#ifdef DEMO_APP_RECEIVER
    rx_state = lr_rx( &lr, LR_ARG_0, &tmp_txt[ 0 ] );
    if ( rx_state == 0 ) {
        tmp_txt[ 12 ] = 0;
        ptr = ( char* )&int_data;
        hex_to_int( &tmp_txt[ 10 ], ptr );

        log_printf( &logger, "%c", int_data  );
    }
#endif

#ifdef DEMO_APP_TRANSMITTER
    for ( cnt = 0; cnt < 9; cnt++ ) {
        send_data = send_message[ cnt ] ;
        int8_to_hex( send_data, send_hex );
        tx_state = lr_tx( &lr, &send_hex[ 0 ] );
        if ( tx_state == 0 ) {
            log_printf( &logger, "  Response : %s\r\n", &tmp_txt[ 0 ] );
        }
        Delay_ms( 1000 );
    }
#endif
}

void main ( void ) {
    application_init( );

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

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

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