ST FP-LIT-BLEMESH1 Hugbúnaðararkitektúr

Inngangur

FP-LIT-BLEMESH1 er STM32Cube aðgerðarpakki, sem gerir þér kleift að tengja Bluetooth® Low Energy hnúta við snjallsíma í gegnum Bluetooth® Low Energy, í gegnum viðeigandi Android™ eða iOS™ forrit, til að stilla HSL gildin og senda gögnin til ljósabúnað sem notar Bluetooth® Low Energy möskvaljósagerð. Hugbúnaðurinn gerir þér kleift að búa til þitt eigið forrit auðveldlega til að stækka Bluetooth® möskvakerfi (með því að bjóða upp á tilbúið netkjarnasafn), fullkomið sett af samhæfum API og lýsingarforriti sem keyrir annað hvort á X-NUCLEO-IDB05A2 eða X-NUCLEO-BNRG2A1 og X-NUCLEO-LED12A1 stækkunarborð tengd við NUCLEO-L476RG þróunarborð. Hugbúnaðurinn keyrir á STM32 örstýringunni og inniheldur alla nauðsynlega rekla til að þekkja tækin á STM32 Nucleo þróunarborðinu og stækkunartöflunum.

Tengdir tenglar
Heimsæktu STM32Cube vistkerfið web síðu á www.st.com fyrir frekari upplýsingar

Skammstöfun og skammstafanir

Skammstöfun	Lýsing
GATT	Generic attribute profile
BSP	Stuðningspakki stjórnar
HAL	Vélbúnaðaruppdráttarlag
SPI	Serial jaðarviðmót
CMSIS	Cortex® örstýringarhugbúnaðarviðmótsstaðall
HSL	Litamettun lýsing

Tafla 1. Listi yfir skammstafanir

FP-LIT-BLEMESH1 hugbúnaðarstækkun fyrir STM32Cube

Yfirview

FP-LIT-BLEMESH1 hugbúnaðarpakkinn stækkar STM32Cube virkni. Helstu eiginleikar pakkans eru:

• Fullkominn hugbúnaður til að byggja upp netkerfi með Bluetooth® Low Energy hnútum sem styðja Bluetooth® möskvaljósalíkanið, skilgreint í Bluetooth® möskvaforskrift V1.0.1
• Litbrigði, mettun og léttleiki (HSL) gildi sem stillt eru af STBLEMesh Android og iOS appinu með því að nota lýsingarlíkanið breytir RGB gildum X-NUCLEO-LED12A1 LED stækkunarborðsins sem er tengt við NUCLEO-L476RG
• Samhæft við BLE snjallsíma til að fylgjast með og stjórna mörgum Bluetooth® Low Energy hnútum, með því að nota proxy-samskiptareglur og eldri Bluetooth® Low Energy GATT tengingu
• Tveggja laga öryggi, þökk sé 128 bita AES CCM dulkóðun og 256 bita ECDH samskiptareglum, sem tryggir vernd gegn mörgum árásum, þar á meðal Replay, Bit-Flipping, Eavedropping, Man-in-the-Middle og Rushcan
• Sampútfærsla í boði á:
  • X-NUCLEO-IDB05A2 og X-NUCLEO-LED12A1 stækkunartöflurnar tengdar við NUCLEO-L476RG þróunartöflu
  • X-NUCLEO-BNRG2A1 og X-NUCLEO-LED12A1 stækkunartöflurnar tengdar við NUCLEO-L476RG þróunartöflu
• Auðvelt að flytja yfir mismunandi MCU fjölskyldur, þökk sé STM32Cube
•  Ókeypis, notendavænir leyfisskilmálar

Aðgerðapakkahugbúnaðurinn inniheldur LED1202, sem er 12 rása LED-drifi með lágum kyrrstöðu, þegar X-NUCLEO-LED12A1 stækkunarborðið er komið fyrir ofan á STM32 Nucleo.
Pakkinn er samhæfur við STBLEMesh Android/iOS forritið sem er fáanlegt í GooglePlay/iTunes verslunum, sem hægt er að nota til að stilla upplýsingar og senda þær í gegnum Bluetooth® Low Energy. Það samþættir BlueNRG vörur með innbyggðu Bluetooth® Low Energy samskiptum í öflugu, stækkandi möskvakerfi með raunverulegum fullum tvíhliða samskiptum. Sveigjanleiki pakkans gerir þér kleift að smíða þitt eigið forrit.

Arkitektúr
Hugbúnaðurinn er byggður á STM32CubeHAL, útdráttarlagi vélbúnaðar fyrir STM32 örstýringuna. Pakkinn framlengir STM32Cube með því að bjóða upp á borðstuðningspakka (BSP) til að gera þróun forrita sem nota Bluetooth mesh pro.file og forskriftir.

Hugbúnaðarlögin sem forritahugbúnaðurinn notar til að fá aðgang að og nota stækkunartöflurnar eru:

• STM32Cube HAL lagið, sem veitir einfalt, almennt, fjöltilvik sett af forritunarviðmótum (API) til að hafa samskipti við efri forrita-, bókasafns- og staflalögin. Það hefur almenna og framlengingar API og er beint byggt í kringum almennan arkitektúr og gerir samfelldum lögum eins og millihugbúnaðarlagið kleift að innleiða aðgerðir án þess að þurfa sérstakar vélbúnaðarstillingar fyrir tiltekna örstýringareiningu (MCU). Þessi uppbygging bætir endurnýtanleika bókasafnskóðans og tryggir auðveldan flutning á öðrum tækjum.
• borðstuðningspakki (BSP) lagið styður öll jaðartæki á STM32 Nucleo nema MCU. Þetta takmarkaða sett af API býður upp á forritunarviðmót fyrir ákveðin borðsértæk jaðartæki eins og LED, notendahnappinn osfrv. Þetta viðmót hjálpar einnig við að bera kennsl á tiltekna borðútgáfu.

Mynd 1. FP-LIT-BLEMESH1 hugbúnaðararkitektúr

Uppbygging möppu

Mynd 2. Uppbygging pakkamöppu FP-LIT-BLEMESH1

Eftirfarandi möppur eru með í hugbúnaðarpakkanum:

• Skjöl: inniheldur samansett HTML file myndaður úr frumkóðanum, sem lýsir hugbúnaðarhlutum og API.
• Reklar: inniheldur HAL reklana og borðsértæka rekla fyrir hvert stutt borð eða vélbúnaðarvettvang, þar á meðal innbyggðu íhlutina og CMSIS seljanda-óháða vélbúnaðarútdráttarlagið fyrir Arm® Cortex®-M örgjörva röðina.
• Middlewares: inniheldur bókasöfn og samskiptareglur sem tengjast Bluetooth og Bluetooth mesh profile og forskriftir.
• Verkefni: inniheldur semampforritið notað til að uppfæra HSL gildi RGB ljósanna, sem er fyrir NUCLEO-L476RG vettvanginn með þremur þróunarumhverfi, IAR Embedded Workbench for Arm (IAR-EWARM), RealView Þróunarsett fyrir örstýringu (MDK-ARM-STM32) og STM32CubeIDE.
• Utilities: inniheldur STM32L4_MAC möppuna sem gefur upp ytra MAC vistfang.

API
Ítarlegar tæknilegar upplýsingar með fullri notanda API virkni og breytulýsingu eru í samansettum HTML file í "Documentation" möppunni.

SampLýsing umsóknar Frumstilling á svarhringingum umsóknar „Verkefni“ skráin veitir tdampforritið sem notar X-NUCLEO-IDB05A2 eða X-NUCLEO-BNRG2A1 og X-NUCLEO-LED12A1 stækkunartöflurnar með NUCLEO-L476RG þróunarborðinu.
Tilbúin til að byggja verkefni eru fáanleg fyrir marga IDE.
Þetta forrit byrjar á því að frumstilla svarhringingar sem krafist er fyrir mismunandi atburði og virkni. Svarhringingar eru notaðar í BlueNRG-Mesh bókasafninu til að hringja í aðgerðirnar byggðar á sérstökum atburðum eða af netbókasafns ástandsvélinni.

Model_SIG_cb uppbyggingin er notuð til að frumstilla SIG líkanin fyrir útfærslu forritsins. The BluenrgMesh_SetSIGModelsCbMap(Model_SIG_cb, MODEL_SIG_COUNT); aðgerð er notuð til að frumstilla mismunandi svarhringingar í bókasafninu.

Frumstilling og aðalforritslykkja

Þessi aðferð þróar forrit fyrir möskva yfir Bluetooth® Low Energy á BlueNRG kerfum.

Skref 1. Hringdu í InitDevice() API, sem kallar á SystemInit() API, til að frumstilla vigurtöflu tækisins, trufla forgangsröðun og klukku.
Skref 2. Hringdu í Appli_CheckBdMacAddr() API til að athuga réttmæti MAC vistfangsins. Ef MAC vistfangið er ekki gilt er fastbúnaðurinn fastur í while(1) lykkjunni og ljósdíóðan blikkar stöðugt.
Skref 3. Frumstilltu vélbúnaðarhringingaraðgerðir fyrir Bluetooth® Low Energy vélbúnaðinn með því að uppfæra MOBLE_USER_BLE_CB_MAP user_ble_cb =.
Skref 4. Til að treysta á forritaviðmót fyrir frumstillingu Bluetooth® Low Energy útvarps og Tx aflstillingu skaltu frumstilla GATT tenginguna og aftengingarhringingar fyrir forritsviðmótið.
Skref 5. Hringdu í BluenrgMesh_BleHardwareInitCallBack(&user_ble_cb) til að ljúka frumstillingu vélbúnaðarhringinga.
Skref 6. Frumstilltu BlueNRG-Mesh bókasafnið með því að kalla BluenrgMesh_Init(&BLEMeshlib_Init_params). Ef villa kemur upp birtast skilaboð ("Gat ekki frumstillt BlueNRG-Mesh bókasafn!") í flugstöðinni glugganum, sem var opnaður fyrir VCOM tengið sem búið var til með USB tengingu borðsins. Þessi villa lætur ljósdíóðann blikka stöðugt.
Skref 7. Athugaðu hvort tækið hafi verið útvegað eða ekki. Útvegað tæki er með netlykla og aðrar færibreytur stilltar í innra flassminni. Þú getur athugað þau með BluenrgMesh_IsUnprovisioned() API. Ef hnúturinn er ekki útvegaður frumstillir BluenrgMesh_InitUnprovisionedNode() API það. Ef tækið er þegar útvegað hjálpar BluenrgMesh_InitprovisionedNode() API við að frumstilla tækið.
Skref 8. Prentaðu skilaboðin í flugstöðvargluggann fyrir hnútana sem verið er að frumstilla. Skilaboðin prenta einnig MAC vistfangið sem hnútnum er úthlutað.
Skref 9. Frumstilltu BlueNRG-Mesh líkönin með því að nota BluenrgMesh_ModelsInit() API.
Skref 10. Haltu inni notandahnappnum til að frumstilla hnútinn í óúthlutað ástand. Það eyðir öllum netbreytum sem eru stilltar í innra minni tækisins. Þegar afnáminu er lokið skaltu endurstilla borðið.
Skref 11. Frumstilla LED reklana og GPIO festan á X-NUCLEO-LED12A1. Forritið verður að kalla BluenrgMesh_Process() í while(1) lykkju eins oft og mögulegt er. Þessi aðgerð kallar á BLE_StackTick() innbyrðis til að vinna úr Bluetooth® lágorkusamskiptum. BluenrgMesh_ModelsProcess() (líkanvinnsla) og Appli_Process() API eru einnig kölluð í while(1) lykkju. Allar innleiðingar forrita eru framkvæmdar í ástandsvélinni með óblokkandi aðgerðum með tíðum símtölum í BluenrgMesh_Process().
Skref 12. Athugaðu hvort notendainntak eða hnappar séu til staðar til að grípa til aðgerða.

GATT tenging/aftengingarhnútur
Hver hnútur á netinu getur tengst snjallsíma í gegnum GATT viðmótið. Þegar þessari tengingu er komið á verður hnúturinn umboðsmaður, sem virkar sem brú á milli netkerfisskipana og snjallsímaviðbragða.
Þú getur greint snjallsímatenginguna og sambandsleysið með eftirfarandi svarhringingum:

• Appli_BleGattConnectionCompleteCb;
• Appli_BleGattDisconnectionCompleteCb;

Þetta er frumstillt í aðallykkjunni.
Meðan á útvegun stendur er GATT-tengingin komið á við hnútinn sem þarf að útvega.
Ef snjallsíminn færist út fyrir umboðshnútsviðið kemur hann á nýrri tengingu við tiltækan hnút.

Ljósagerð

• Forskriftin skilgreinir fjölda ljósástanda, skilaboða og líkana sem eru sérstaklega skilgreind sem ósértæk í virkni þeirra.
• Það eru mismunandi gerðir ljósgjafa með mismunandi getu. Í samræmi við það eru mismunandi leiðir til að tjá ástand ljóss.
• Fullkomnari aðferð til að stjórna ljósinu er að breyta léttleikanum með því að stjórna raunverulegu ástandi ljóssins.
• Ef ljós er stillanlegt hvítt er hægt að stjórna litahita þess í gegnum ljós CTL.
• Ef ljós er litabreytandi ljós er hægt að stjórna þremur víddunum (litbrigði, mettun og léttleika) með því að stjórna hverju ástandi sjálfstætt.

Mynd 3. Skilaboðaflæði ljósalíkans

Fjöldi oktetta fer eftir breytunum sem eru tileinkaðar fyrir líkanið. Þau eru mismunandi fyrir hverja lýsingu.
Miðlagið tekur við skilaboðum frá bókasafninu. Það leitar síðan að opkóðanum í samræmi við mismunandi notkun ljósalíkans. Sem fyrrverandiample af léttu léttleika líkaninu, opcode er hakað í miðlagið. Skilaboðin með skilgreindum gagnabreytum eru síðan send til ljósléttleikaforritsins.

Tegundir skilaboða eru:

• Stilltu staðfest skilaboð, send af viðskiptavininum til að stilla æskilegt gildi fyrir líkanið á þjóninum. Það býst síðan við svarskilaboðum frá þjóninum.
• Stilltu Unacknowledged skilaboð, send af viðskiptavininum til að stilla æskilegt gildi fyrir líkanið á þjóninum. Það býst ekki við neinum svarskilaboðum frá þjóninum.
•  Fá skilaboð, send af viðskiptavininum til þjónsins til að fá stöðu líkansins sem svarskilaboð frá þjóninum.

Ytri MAC vistfang tól

• "Utilities" mappan inniheldur STM32L4_MAC möppuna, sem veitir hex file af ytri MAC vistfangi.
• Til að nota þetta heimilisfang skaltu afskrifa EXTERNAL_MAC_ADDR_MGMT fjölva í mesh_cfg.h file í "Middleware" möppunni.
• Sýningarforritinu fastbúnaði og MAC vistfangi er blikkað sjálfstætt. Þannig þarftu ekki að uppfæra fastbúnaðinn ef hinum fastbúnaðinum hefur þegar verið blikkað.
• MAC vistfangið er blikkað í fyrsta skipti og við hverja fulla flísaeyðingu.

Leiðbeiningar um uppsetningu kerfis

Vélbúnaðarlýsing

STM32 Nucleo

• STM32 Nucleo þróunartöflur veita notendum á viðráðanlegu verði og sveigjanleg leið til að prófa lausnir og smíða frumgerðir með hvaða STM32 örstýringarlínu sem er.
• Arduino tengistuðningurinn og ST morpho tengin gera það auðvelt að auka virkni STM32 Nucleo opna þróunarvettvangsins með fjölbreyttu úrvali af sérhæfðum
• stækkunarplötur til að velja úr.
• STM32 Nucleo borðið krefst ekki sérstakra rannsaka þar sem það samþættir ST-LINK/V2-1 aflúsara/forritara.
• STM32 Nucleo borðið kemur með alhliða STM32 hugbúnaðar HAL bókasafninu ásamt ýmsum pakkaðri hugbúnaði td.amples fyrir mismunandi IDE (IAR EWARM, Keil MDK-ARM,
• STM32CubeIDE, mbed og GCC/LLVM).
• Allir STM32 Nucleo notendur hafa ókeypis aðgang að mbed auðlindum á netinu (þýðanda, C/C++ SDK og þróunarsamfélag) á www.mbed.org til að smíða fullkomin forrit auðveldlega.

Mynd 4. STM32 Nucleo borð

X-NUCLEO-IDB05A2 stækkunarborð

• X-NUCLEO-IDB05A2 Bluetooth® Low Energy stækkunarborðið er byggt á BlueNRG-M0 Bluetooth® Low Energy net örgjörvaeiningunni.
• BlueNRG-M0 er Bluetooth v4.2 samhæfður, FCC og IC vottaður (FCC auðkenni: S9NBNRGM0AL; IC: 8976C-BNRGM0AL). Það styður samtímis meistara/þrælahlutverk og getur hegðað sér eins og a
• Bluetooth® Low Energy skynjari og miðstöð tæki á sama tíma.
• BlueNRG-M0 býður upp á fullkominn RF vettvang í pínulitlum myndstuðli, með innbyggðu útvarpi, loftneti, hátíðni og LPO sveiflum.
• X-NUCLEO-IDB05A2 er samhæft við ST morpho (ekki fest) og Arduino UNO R3 tengiskipulag.
• X-NUCLEO-IDB05A2 tengist STM32 örstýringunni í gegnum SPI pinna og gerir kleift að breyta sjálfgefna SPI klukku, SPI flís vali og SPI IRQ með því að skipta um viðnám á stækkunarborðinu.

X-NUCLEO-BNRG2A1 stækkunarborð

• X-NUCLEO-BNRG2A1 stækkunarborðið veitir Bluetooth® Low Energy tengingu fyrir þróunarforrit og hægt er að tengja það við STM32 Nucleo þróunarborð (fyrir
• example, NUCLEO-L476RG með öfgalitlum STM32 örstýringu) í gegnum Arduino UNO R3 tengin.
• Stækkunarborðið býður upp á Bluetooth® v5.2 samhæfða og FCC vottaða BlueNRG-M2SP forrita örgjörvaeiningu sem byggir á ST BlueNRG-2 System-on-Chip. Þetta SoC stjórnar
• heill Bluetooth® Low Energy stafla og samskiptareglur á Cortex-M0 kjarna hans og forritanlegu flassminni, sem getur hýst sérsniðin forrit sem þróuð eru með SDK. The
• BlueNRG-M2SP eining styður master og þrælastillingar, aukinn flutningshraða með gagnalengdarlengd (DLE) og AES-128 öryggis dulkóðun.
• X-NUCLEO-BNRG2A1 tengist STM32 Nucleo örstýringunni í gegnum SPI tengingar og GPIO pinna, sem sum hver er hægt að stilla í gegnum vélbúnaðinn.

Mynd 6. X-NUCLEO-BNRG2A1 stækkunarborð

X-NUCLEO-LED12A1 stækkunarborð

• X-NUCLEO-LED12A1 LED stækkunarborð fyrir STM32 Nucleo er með fjögur LED1202 tæki sem geta keyrt allt að 48 LED.
• LED1202 er 12 rása LED drifbúnaður með lágum kyrrstöðu, sem tryggir 5 V úttaksakstursgetu. Hver rás getur veitt allt að 20 mA með loftrýmitage af 350 mV
• (dæmigert) eingöngu.
• Hægt er að stilla útgangsstrauminn sérstaklega fyrir hverja rás í gegnum 8-bita hliðræna og 12-bita stafræna dimmustýringu.
• X-NUCLEO-LED12A1 stækkunarborðið kemur með viðbótar LED spjaldborði sem hýsir tvö LED fylki: 6×8 hvítt LED fylki og 4×4 RGB fylki.
• Hægt er að útvega LED fylki í gegnum ytri aflgjafa, sem er tengdur við J13 tengið, og með því að velja rétta leið í gegnum J15 jumper til að ná hámarks birtustigi
• í boði.

Mynd 7. X-NUCLEO-LED12A1 stækkunarborð

Uppsetning vélbúnaðar
Til að setja upp hentugt þróunarumhverfi til að búa til forrit fyrir STM32 Nucleo með lýsingu eða Bluetooth® Low Energy stækkunartöflu þarftu eftirfarandi vélbúnaðaríhluti:

1.  Eitt STM32 Nucleo þróunarborð (pöntunarkóði: NUCLEO-L476RG)
2.  Eitt Bluetooth® Low Energy stækkunarborð (pöntunarkóði: X-NUCLEO-IDB05A2 eða X-NUCLEO-BNRG2A1)
3.  Eitt LED stækkunarborð (pöntunarkóði: X-NUCLEO-LED12A1)
4.  Ein USB tegund A til Mini-B USB snúru til að tengja STM32 Nucleo við tölvuna

Hugbúnaðaruppsetning
Eftirfarandi hugbúnaðarhlutar eru nauðsynlegir til að setja upp viðeigandi þróunarumhverfi til að búa til forrit fyrir STM32 Nucleo borðið með Bluetooth® Low Energy og LED stækkunarborðinu:

• FP-LIT-BLEMESH1: STM32Cube aðgerðarpakki fyrir IoT hnút með Bluetooth® Low Energy möskvatengingu og lýsingarlíkani. Fastbúnaðinn og tengd skjöl eru fáanleg á www.st.com.
• Þróunarverkfærakeðja og þýðendur. STM32Cube stækkunarhugbúnaðurinn styður þrjú eftirfarandi umhverfi til að velja úr:
  •  IAR Innbyggður vinnubekkur fyrir Arm® (IAR-EWARM) verkfærakeðju + ST-LINK
  • AlvöruView Þróunarsett örstýringar (MDK-ARM-STM32) verkfærakeðja + ST-LINK
  • STM32CubeIDE +ST-LINK

Kerfisuppsetning
STM32 Nucleo borðið samþættir ST-LINK/V2-1 aflúsara/forritara.
Framkvæmdaraðilinn getur hlaðið niður ST-LINK/V2-1 USB reklanum með því að leita að STSW-LINK009 hugbúnaðinum á www.st.com.
Þú getur auðveldlega tengt X-NUCLEO-LED12A1 LED stækkunartöfluna við STM32 Nucleo í gegnum Arduino UNO R3 framlengingartengi.

X-NUCLEO-LED12A1 getur tengst ytri STM32 örstýringunni á STM32 Nucleo með því að nota I²C samskiptareglur.
Þú getur líka tengt annað hvort X-NUCLEO-IDB05A2 eða X-NUCLEO-BNRG2A1 stækkunarborðið við STM32 Nucleo í gegnum Arduino UNO R3 framlengingartengi.

Viðauki A Tilvísanir

1.  Mesh yfir Bluetooth® Low Energy: STSW-BNRG-Mesh
2.  Bluetooth möskva netupplýsingar: https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications
3.  Bluetooth möskva gerð forskrift: https://www.bluetooth.com/specifications/adopted-specifications

Endurskoðunarsaga

MIKILVÆGT TILKYNNING - VINSAMLEGA LESIÐ NÁGUR

• STMicroelectronics NV og dótturfélög þess („ST“) áskilja sér rétt til að gera breytingar, leiðréttingar, endurbætur, breytingar og endurbætur á ST vörum og/eða þessu skjali hvenær sem er
• tíma án fyrirvara. Kaupendur ættu að fá nýjustu viðeigandi upplýsingar um ST vörur áður en þeir leggja inn pantanir. ST vörur eru seldar samkvæmt söluskilmálum ST sem eru í gildi kl
• tímapunkti pöntunar.
• Kaupendur bera einir ábyrgð á vali, vali og notkun ST-vara og ST tekur enga ábyrgð á umsóknaraðstoð eða hönnun á vörum kaupenda.
• Ekkert leyfi, óbeint eða óbeint, til nokkurs hugverkaréttar er veitt af ST hér.
• Endursala á ST vörum með öðrum ákvæðum en upplýsingarnar sem settar eru fram hér ógilda alla ábyrgð sem ST veitir fyrir slíka vöru.
• ST og ST merkið eru vörumerki ST. Fyrir frekari upplýsingar um ST vörumerki, vinsamlegast skoðaðu www.st.com/trademarks. Öll önnur vöru- eða þjónustuheiti eru eign viðkomandi eigenda.
• Upplýsingar í þessu skjali koma í stað og koma í stað upplýsinga sem áður hafa verið gefnar í fyrri útgáfum þessa skjals.
  2022 STMicroelectronics – Allur réttur áskilinn

Skjöl / auðlindir

ST FP-LIT-BLEMESH1 Hugbúnaðararkitektúr [pdfNotendahandbók UM2992, FP-LIT-BLEMESH1 hugbúnaðararkitektúr, FP-LIT-BLEMESH1, hugbúnaðararkitektúr, FP-LIT-BLEMESH1 STM32Cube virka pakki

Heimildir

• Notendahandbók