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30 分钟

使用ST25DV16K和STM32G431RB创建非接触式访问控制系统

NFC扩展:您的标签,您的方式,无限天线可能性

NFC Extend Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

NFC Extend Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

使用NFC Extend,您可以通过定制天线来塑造您的NFC体验,使您能够个性化和调整标签以适应独特的需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

NFC Extend Click基于STMicroelectronics的ST25DV16K,这是一款紧凑型NFC标签IC。Click板™本身的组件数量较少,因为大多数接口和EEPROM内存电路已经集成在ST25DV16K IC上。I2C / SMBus兼容的串行接口线以及GPO引脚(也在开漏配置中工作)由板载电阻上拉。两线接口被路由到mikroBUS™的相应I2C线路(SCK和SDA),而主IC的GPO引脚被路由到mikroBUS™的INT引脚。根据应用需求,可以通过将各种形状和尺寸的13.56 MHz外部天线连接到CN1(公U.FL)连接器来使用这些天

线。此Click板™可以使用我们最近发布的新天线。ST25DV16K使用I2C/SMBus兼容通信接口,提供快速传输模式(FTM),通过一个称为Mailbox的256字节缓冲区,在RF和接触世界之间实现快速连接。这个256字节的Mailbox动态缓冲区可以通过RF或I2C填充或清空。还有INT引脚可用,它指示接触侧的传入事件,如RF场变化、正在进行的RF活动、RF写入完成或Mailbox消息可用性。内置的能量收集元件在外部条件允许时可以提供微瓦级的电力。集成的RF管理允许NFC Extend Click忽略RF请求。所有这些功能可以通过设置

ST25DV16K的静态和/或动态寄存器来编程。可以使用位于E2系统区域的配置寄存器对ST25DV16K进行部分定制。关于所有寄存器的更多信息可以在ST25DV16K数据手册中找到。不过,提供的库包含简化NFC Extend Click使用的功能。包含的应用示例演示了它们的功能,可以作为自定义设计的参考。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能力的MCU都可以正确使用通信线。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

NFC Extend Click top side image
NFC Extend Click bottom side 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

Circular NFC R35天线是一种圆形PCB天线,设计用于作为开发板的扩展,并可远程放置在塑料外壳、现有产品甚至显示器下等所需位置。该天线设计为直径为35mm(35x42mm WxL)且有七圈线圈的圆形。值得一提的是,这种天线可用于工作在13.56MHz频率的NFC和RFID应用。

NFC Extend Click accessories 1 image

UMCC - 超微型同轴连接器是一种超低剖面、直径1.37毫米的同轴母对母互连解决方案,满足了下一代无线应用中不断增长的小型化需求。UMCC电缆作为双端跳线和跨系列组件而设计,还提供了PCB插孔座,用于无缝板载安装应用。其长度(L)为200毫米,配合高度(H)为2.5毫米,特性阻抗为50欧姆,UMCC III型连接器在从直流到6 GHz的宽频率范围内确保最佳性能。

NFC Extend Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

NFC Extend 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
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 NFC Extend Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • nfcextend_i2c_set - 此功能向芯片写入数据。

  • nfcextend_i2c_get - 此功能从芯片读取数据。

  • nfcextend_digital_read_int - 此功能读取INT引脚的数字信号。

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 
 * \brief NfcExtend Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to configure and use the NFC Extend click. The click is an NFC tag 
 * interface which uses the I2C serial interface and an RF link interface in order to communicate.
 * The example requires the ST25 NFC Tap application which can be downloaded to your phone.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function waits for the interrupt signal, after which it expects data transfers. Once
 * some data has been detected it will open a communication channel with the device transmitting
 * it and show the received data in the UART console.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "nfcextend.h"

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

static nfcextend_t nfcextend;
static log_t logger;

uint8_t default_password[ NFCEXTEND_PASSWORD_LEN ] = { 0 };

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

void wait_for_interrupt ( )
{
    uint8_t int_pin_flag;
    uint16_t timer_counter;

    int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
    timer_counter = 0;
    
    while ( ( int_pin_flag == 1 ) && ( timer_counter <= 300 ) )
    {
        Delay_ms ( 1 );
        timer_counter++;
        int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
    }

    if ( timer_counter <= 300 )
    {
        int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );

        while ( int_pin_flag == 0 )
        {
            int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
        }
    }

    timer_counter = 0;
}

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

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    nfcextend_cfg_t cfg;

    uint8_t init_status_flag;

    /** 
     * 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.

    nfcextend_cfg_setup( &cfg );
    NFCEXTEND_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    nfcextend_init( &nfcextend, &cfg );

    nfcextend_password_present( &nfcextend, default_password );
    Delay_ms ( 100 );

    init_status_flag = nfcextend_default_cfg( &nfcextend );
    Delay_ms ( 100 );

    if ( 1 == init_status_flag )
    {
        log_printf( &logger, " * App init failed. *\r\n" );
    }
    else if ( 0 == init_status_flag ) 
    {
        log_printf( &logger, " * App init done. *\r\n" );
    }
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
}

void application_task ( )
{
    nfcextend_block_t block;

    uint8_t temp_buf[ 258 ];
    uint16_t message_len;
    uint16_t cnt;

    block.memory_area = NFCEXTEND_MEMORY_DYNAMIC;
    block.reg_addr = NFCEXTEND_DYNAMIC_REG_MB_CTRL;
    block.data_buf = temp_buf;
    block.len = 1;

    wait_for_interrupt( );
    nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

    if ( ( temp_buf[ 0 ] & 0x04 ) == 0x04 )
    {
        block.reg_addr = NFCEXTEND_DYNAMIC_REG_MB_LEN;
        block.data_buf = &temp_buf[ 0 ];

        wait_for_interrupt( );
        nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

        message_len = temp_buf[ 0 ] + 1;

        block.memory_area = NFCEXTEND_MEMORY_MAILBOX;
        block.reg_addr = NFCEXTEND_MAILBOX_REG_BYTE_0;
        block.data_buf = &temp_buf[ 0 ];
        block.len = message_len;

        wait_for_interrupt( );
        nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

        log_printf( &logger, " ** Message length:  %u Bytes**\r\n", message_len);
        
        log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, " ** Message START **\r\n" );

        for ( cnt = 0; cnt < message_len; cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " %u : 0x%x\r\n", cnt, ( uint16_t ) temp_buf[ cnt ] );
        }

        log_printf( &logger, " ** Message END **\r\n" );
        log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );
    }
}

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
/*!
 * \file 
 * \brief NfcExtend Click example
 * 
 * # Description
 * This example showcases how to configure and use the NFC Extend click. The click is an NFC tag 
 * interface which uses the I2C serial interface and an RF link interface in order to communicate.
 * The example requires the ST25 NFC Tap application which can be downloaded to your phone.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * This function initializes and configures the logger and click modules.
 * 
 * ## Application Task  
 * This function waits for the interrupt signal, after which it expects data transfers. Once
 * some data has been detected it will open a communication channel with the device transmitting
 * it and show the received data in the UART console.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "nfcextend.h"

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

static nfcextend_t nfcextend;
static log_t logger;

uint8_t default_password[ NFCEXTEND_PASSWORD_LEN ] = { 0 };

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

void wait_for_interrupt ( )
{
    uint8_t int_pin_flag;
    uint16_t timer_counter;

    int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
    timer_counter = 0;
    
    while ( ( int_pin_flag == 1 ) && ( timer_counter <= 300 ) )
    {
        Delay_ms ( 1 );
        timer_counter++;
        int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
    }

    if ( timer_counter <= 300 )
    {
        int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );

        while ( int_pin_flag == 0 )
        {
            int_pin_flag = nfcextend_digital_read_int( &nfcextend );
        }
    }

    timer_counter = 0;
}

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

void application_init ( )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    nfcextend_cfg_t cfg;

    uint8_t init_status_flag;

    /** 
     * 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.

    nfcextend_cfg_setup( &cfg );
    NFCEXTEND_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    nfcextend_init( &nfcextend, &cfg );

    nfcextend_password_present( &nfcextend, default_password );
    Delay_ms ( 100 );

    init_status_flag = nfcextend_default_cfg( &nfcextend );
    Delay_ms ( 100 );

    if ( 1 == init_status_flag )
    {
        log_printf( &logger, " * App init failed. *\r\n" );
    }
    else if ( 0 == init_status_flag ) 
    {
        log_printf( &logger, " * App init done. *\r\n" );
    }
    log_printf( &logger, "-----------------------\r\n" );
}

void application_task ( )
{
    nfcextend_block_t block;

    uint8_t temp_buf[ 258 ];
    uint16_t message_len;
    uint16_t cnt;

    block.memory_area = NFCEXTEND_MEMORY_DYNAMIC;
    block.reg_addr = NFCEXTEND_DYNAMIC_REG_MB_CTRL;
    block.data_buf = temp_buf;
    block.len = 1;

    wait_for_interrupt( );
    nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

    if ( ( temp_buf[ 0 ] & 0x04 ) == 0x04 )
    {
        block.reg_addr = NFCEXTEND_DYNAMIC_REG_MB_LEN;
        block.data_buf = &temp_buf[ 0 ];

        wait_for_interrupt( );
        nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

        message_len = temp_buf[ 0 ] + 1;

        block.memory_area = NFCEXTEND_MEMORY_MAILBOX;
        block.reg_addr = NFCEXTEND_MAILBOX_REG_BYTE_0;
        block.data_buf = &temp_buf[ 0 ];
        block.len = message_len;

        wait_for_interrupt( );
        nfcextend_i2c_get( &nfcextend, &block );

        log_printf( &logger, " ** Message length:  %u Bytes**\r\n", message_len);
        
        log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );
        log_printf( &logger, " ** Message START **\r\n" );

        for ( cnt = 0; cnt < message_len; cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " %u : 0x%x\r\n", cnt, ( uint16_t ) temp_buf[ cnt ] );
        }

        log_printf( &logger, " ** Message END **\r\n" );
        log_printf( &logger, " ------------------------------\r\n" );
    }
}

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

额外支持

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