本帖最后由 无垠的广袤 于 2025-5-2 01:14 编辑

本文介绍了意法半导体 Nucleo-WL55JC 开发板的基本信息、主控参数、开发板特性、原理图等，进一步完成环境搭建并对官方 Demo 例程进行工程测试。


介绍


这里介绍了 Nucleo-WL55JC 开发板的主控参数、开发板特性等。


主控


Sub-GHz无线微控制器。双核Arm Cortex-M4/M0+，工作频率48 MHz，具有256 KB Flash存储器和64KB SRAM。LoRa、(G)FSK、(G)MSK和BPSK调制。AES 256位。多协议片上系统。


描述


STM32WL55/54xx 远程无线和超低功耗器件内嵌有功能强大且符合 LPWAN 标准的超低功耗无线电解决方案，并支持以下调制：LoRa®、(G)FSK、(G)MSK和BPSK。

LoRa®调制仅在STM32WLx5xx中提供。

这些器件基于高性能Arm® Cortex®-M4 32位RISC内核（工作频率可达48 MHz），旨在实现超低功耗。该内核具备一整套DSP指令。Arm® Cortex®-M0+微控制器可为其提供有力的补充。两个内核均具有旨在提高应用安全性的独立存储器保护单元 (MPU)。

这些器件内嵌有高速内存（256 KB Flash存储器、64 KB SRAM），以及各种增强型I/O和外设。

这些器件还为嵌入式Flash存储器和SRAM嵌入了多种保护机制，分别是：读保护、写保护、专有代码读保护。

此外，STM32WL55/54xx器件还支持在Arm® Cortex-M0+上运行以下安全服务：独有的启动入口功能、sub-GHz MAC安全层、安全固件更新、安全固件安装以及安全密钥的存储和管理。

这些器件提供了一个12位ADC、一个12位DAC用于低功耗采样及保持、两个超低功耗比较器以及一个相关的高精度参考电压发生器。

这些器件内嵌有一个带有32位亚秒唤醒计数器的低功耗RTC、一个16位单通道定时器、两个16位四通道定时器（支持电机控制）、一个32位四通道定时器以及三个16位超低功耗定时器。

此外，这些器件还内嵌有两个DMA控制器（每个控制器7个通道），可使用DMAMUX1进行灵活的DMA通道映射，并支持在存储器（Flash存储器、SRAM1和SRAM2）与外设之间构建任何传输组合。

这些器件还具有以下标准与高级通信接口：用于在两个Arm® Cortex®-M内核之间通信的处理器间通信控制器（邮箱）和信号量、两个USART接口（支持LIN、智能卡、IrDA、调制解调器控制和ISO7816标准）、一个低功耗UART接口 (LPUART)、三个I2C接口 (SMBus/PMBus)、两个SPI接口（最高工作频率为16 MHz，其中有一个支持I2S）。

其工作温度/电压范围是–40 °C至+105 °C（无线电为+85 °C），其供电电压范围是1.8 V至3.6 V。这些器件均提供一组全面的节能模式，支持用户实现低功耗应用设计。

这些器件集成了高效SMPS降压转换器以及ADC、DAC和比较器模拟输入的独立电源。

VBAT专用电源允许备份LSE 32.768 kHz振荡器、RTC和备份寄存器。即使主VDD不存在，这些器件也可通过类似CR2032的电池、超级电容器或小型可充电电池为这些功能供电。


所有功能


  • 包含意法半导体先进专利技术
  • 无线电
    • 频率范围：150 MHz至960 MHz
    • 调制：LoRa®、(G)FSK、(G)MSK和BPSK
    • 接收灵敏度：2-FSK为-123 dBm（速度为1.2 Kbit/s），LoRa®为-148 dBm（频率为10.4 kHz时，扩频因子为12）
    • 发射器高可编程输出功率，最高+22 dBm
    • 发射器低可编程输出功率，最高+15 dBm
    • 用于优化匹配、滤波和巴伦的集成无源器件 (IPD) 配套芯片，在一个非常紧凑的解决方案中涵盖了每个封装和主要用例（22 dBm @ 915 MHz、14 dBm @ 868 MHz和17 dBm @ 490 MHz）
    • 符合以下射频规定：ETSI EN 300 220、EN 300 113、EN 301 166、FCC CFR 47第15、24、90部分，以及日本的ARIB STD-T30、T-67、T-108等等
    • 与LoRaWAN®、Sigfox™、W-MBus等（完全开放式无线片上系统）标准化或专有协议相兼容
  • 超低功耗平台
    • 1.8 V至3.6 V电源
    • -40°C至+105°C温度范围
    • 关断模式：31 nA (VDD = 3 V)
    • 待机 (+ RTC) 模式：360 nA (VDD = 3 V)
    • 停止2 (+ RTC) 模式：1.07 µA (VDD = 3 V)
    • 主动模式 MCU：< 72 µA/MHz (CoreMark®)
    • 主动模式 RX：4.82 mA
    • 主动模式 TX：15 mA @ 10 dBm 和 87 mA @ 20 dBm (LoRa® 125 kHz)
  • 核心
    • 32位Arm® Cortex® -M4 CPU
      • 在Flash存储器中实现零等待状态运行性能的自适应实时加速器（ART加速器）、主频高达48 MHz，具有MPU和DSP指令集
      • 1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)
    • 32位Arm® Cortex® -M0+ CPU
      • 主频高达48 MHz，具有MPU
      • 0.95 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)
  • 安全和身份识别
    • AES 256位硬件加密
    • 真随机数发生器 (RNG)
    • 针对读/写操作提供扇区保护（PCROP、RDP和WRP）
    • CRC计算单元
    • 唯一设备标识符（符合IEEE 802-2001标准的64位UID）
    • 96位唯一晶片标识符
    • 硬件公钥加速器 (PKA)
    • 密钥管理服务
    • sub-GHz MAC安全层
    • 安全固件更新 (SFU)
    • 安全固件安装 (SFI)
  • 供电和复位管理
    • 高效率的嵌入式SMPS降压转换器
    • SMPS至LDO智能开关
    • 超级安全的低功耗BOR（欠压复位），有5个可选阈值
    • 超低功耗POR/PDR
    • 可编程电压检测器 (PVD)
    • 带RTC和20x32位备份寄存器的VBAT模式
  • 时钟源
    • 32 MHz晶振
    • TCXO支持：可编程供电电压
    • 带校准功能的32 kHz RTC振荡器
    • 经工厂调校的16 MHz高速内置RC (± 1 %)
    • 内部低功耗32 kHz RC
    • 多速低功耗100 kHz至48 MHz内置RC
    • 用于CPU、ADC和音频时钟的PLL
  • 存储器
    • 256 KB Flash存储器
    • 64 KB RAM
    • 20x32位备份寄存器
    • 支持USART和SPI接口的自举程序
    • 支持OTA（无线）固件更新
    • 针对读/写操作提供扇区保护
  • 丰富的模拟外设（最低1.62 V）
    • 12位ADC 2.5 Msps，硬件过采样时最高16位，转换范围可达3.6 V
    • 12位DAC、低功耗采样及保持电路
    • 2个超低功耗比较器
  • 系统外设
    • 用于在 Cortex®-M4 和 Cortex®-M0+ 固件之间通信的邮箱和信号量
  • 控制器
    • 2个DMA控制器（每个控制器7个通道），支持ADC、DAC、SPI、I2C、LPUART、USART、AES和定时器
    • 2个USART（ISO 7816，IrDA，SPI）
    • 1个LPUART（低功耗）
    • 2个SPI 16 Mbit/s（其中有1个支持I2S）
    • 3个I2C (SMBus/PMBus®)
    • 2个16位1通道定时器
    • 1个16位4通道定时器（支持电机控制）
    • 1个32位4通道定时器
    • 3个16位超低功耗定时器
    • 1个带有32位亚秒唤醒计数器的RTC
    • 1个独立系统定时器
    • 1个独立看门狗
    • 1个窗口看门狗
  • 最多43个I/O、最大耐压为5V
  • 开发支持
    • 串行线调试 (SWD)、JTAG
    • 双CPU交叉触发功能
  • 所有封装均符合ECOPACK2标准


产品线信息


image.png


相关应用


  • 无线连接
  • 住宅、楼宇和城市自动化
  • 家用和专业电器
  • 工业工具、电机驱动器和设备
  • 工厂自动化
  • 照明和控制
  • 能源生产和分配
  • 计量
  • 资产跟踪

参考：STM32WL55JC - STMicroelectronics .


开发板


NUCLEO-WL55JC


采用STM32WL55JC MCU 和 SMPS 的 Nucleo-64 开发板，支持 Arduino 和 morpho 连接。


描述


NUCLEO-WL55JC STM32WL Nucleo-64 板提供了平价且灵活的方案，使用户能够基于STM32WL系列微控制器通过选择各种性能、功耗和功能组合尝试新理念并构建原型。

ARDUINO Uno V3 连接支架和 ST morpho 接头利用多种专用屏蔽提供了一种扩展 STM32WL Nucleo 开放式开发平台功能的简单方法。

集成 STLINK-V3E 调试器/编程器。

板配 STM32WL 综合软件 HAL 库，STM32CubeWL MCU包则提供各种打包软件示例。


所有功能


  • 采用 UFBGA73 封装的 STM32WL55JC 微控制器多协议 LPWAN 双核32位（Arm® Cortex® -M4/ M0 +在48MHz时）具有以下特点：
    • 超低功耗MCU
    • 射频收发器（150 MHz至960 MHz频率范围），支持LoRa®、（G）FSK、（G）MSK和BPSK调制
    • 256 KB闪存和64 KB SRAM
  • 3个用户LED
  • 3个用户按钮和1个复位按钮
  • 32.768 kHz LSE晶体振荡器
  • 32mhz HSE板载振荡器
  • 板连接器：
    • 带Micro-B的USB
    • MIPI调试连接器
    • ARDUINO Uno V3扩展连接器
    • 意法半导体的morpho延长引脚头，用于完全访问所有STM32WL I/O
  • 随附SMA天线
  • 灵活的供电选项：ST-LINK、USB VBUS或外部电源
  • 具有USB重新枚举功能的板上STLINK-V3调试器/编程器：大容量存储器、虚拟COM端口和调试端口
  • 提供了全面的免费软件库和例程，可从STM32CubeWL MCU软件包获得
  • 支持多种集成开发环境（IDE），包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM、以及STM32CubeIDE
  • 适用于基于LoRaWAN、Sigfox、wM-Bus和许多其他专有协议的终端节点的快速原型制作
  • 完全开放式硬件平台


包装


image.png


外观


Top view and bottom view


image.png


硬件框图


image.png


详见：用户手册 .


原理图


射频 RF


image.png


ST-LINK


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按钮 button


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主控 MCU


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排针 Pinout


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电源 USB


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详见：NUCLEO-WL55JC .


环境搭建


这里介绍开发环境的搭建流程。


（1）下载并安装 Keil MDK IDE ；

或下载并安装 STM32CubeIDE ；

（2）下载并安装 STM32CubeMX ；

（3）下载 ST 官方提供的示例工程文件：STM32CubeWL；

示例工程位于 Tools & software - MCU and MPU embedded software 选项下

（4）Keil 和 STM32CubeMX 安装与 STM32WBA55CGU6 芯片对应的软件包；

可通过打开官方 Demo 实现软件包的自动联网安装。


工程测试


这里介绍了官方 Demo 例程的测试流程和测试方案，包括 GPIO 电平翻转、串口通信等。


流程


分别介绍了 MDK Keil IDE 和 STM32CubeIDE 进行工程测试的主要流程，包括打开工程、调试配置等。


STLINK 固件升级


  • 下载并安装 STM32CubeProg 软件；
  • 连接开发板STLINK和电脑，运行该软件；
  • 点击 Firmware upgrade 按钮，进入升级模式，更新至最新版即可。

image.png


MDK Keil IDE


  • 进入官方示例工程目录，双击对应的 *.uvprojx 格式文件（位于 MDK-ARM 文件夹）即可打开工程；
  • MDK Keil 打开工程后（首次打开会自动安装工程所需软件包），点开魔术棒，进入 Debug 选项，设置 ST-LINK 调试器选项，正常可以直接识别出 STLINK-V3 设备；

image.png

  • 重新编译该工程，
  • 点击 Download 按钮，将程序上传至芯片，
  • 短按板载 RST 复位按键，开始运行程序。


STM32CubeIDE


  • 打开 STM32CubeIDE 软件；
  • 点击首页的 Import Project 按钮，或 File - Open Projects from File System ... 选择目标工程目录（目标工程下的 STM32CubeIDE 文件夹）；
  • 进入左侧工程目录栏，右键目标工程，选择 Build Project 构建工程，或点击工具栏的小锤子图标；

  • 构建工程完成，终端显示无错误、无警告；
  • image.png

  • 右键工程选择 Debug as - Configurations，或点击工具栏中的甲壳虫按钮，进入调试配置模式（注意检查 C/C++ 工具链和调试器）；或点击 Run 按钮上传固件并运行程序。
  • 点击上方工具栏的 Resume 按钮即可运行程序。

若需调整功能实现，则进入 Application/User 目录，修改 main.c 代码，重新构建工程，调试工程即可。

Doc 文件夹下包含该工程的 readme 文件，详细介绍了该工程的功能实现。


上电测试


红、黄、蓝三个 LED 组合的流水灯


charge.gif

​​

Demo 测试


官方示例 Demo 工程

首次上传固件或调试程序，会提示 ST-LINK 固件升级，可参考：STLINK-V3 - ST Community .


GPIO_IOToggle


路径：STM32Cube_FW_WL_V1.3.0\Projects\NUCLEO-WL55JC\Examples\GPIO\GPIO_IOToggle\

该示例工程的默认功能实现是 LED1 和 LED2 闪烁效果

将 LED2 对应的代码行注释，可实现 LED1 的单独闪烁。


while (1)


  • {
    

  • /* USER CODE END WHILE */
    

  • ​
    

  • /* USER CODE BEGIN 3 */
    

  • //HAL_GPIO_TogglePin(LED2_GPIO_PORT, LED2_PIN);
    

  • /* Insert delay 100 ms */
    

  • //HAL_Delay(100);
    

  • HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_PIN);
    

  • /* Insert delay 100 ms */
    

  • HAL_Delay(100);
    

  • ​
    

  •  }
    • 复制代码

    构建工程并上传固件至芯片，复位运行程序。


    效果


    GPIO_IOToggle.gif


    UART_Printf


    路径：STM32Cube_FW_WL_V1.3.0\Projects\NUCLEO-WL55JC\Examples\UART\UART_Printf\

    该示例工程的默认功能实现是使用 ST-LINK 虚拟串口打印数据。


    <pre>while (1)
  •   {
  • /* USER CODE END WHILE */
  • ​
  • /* USER CODE BEGIN 3 */
  • printf("** 111 **");
  • HAL_Delay(500);
  • ​
  •   }</pre>
    • 复制代码


    串口配置

    • 波特率 115200 bps
    • 数据位 ： 8 Bits (7 data bit + 1 parity bit)
    • 1 位停止位
    • 奇校验


    效果


    uart_printf.gif



    总结


    本文介绍了意法半导体 Nucleo-WL55JC 开发板的基本信息、主控参数、开发板特性、原理图等，进一步完成环境搭建并对官方 Demo 例程进行工程测试，为后续深入开发和测试作铺垫，并为 STM32WL 系列芯片的开发和应用提供了参考。