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单芯片的无线通信方案——ATRCB256RFR2-XPRO开发板评测

发布时间:2020-06-16 发布时间:
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前言

ATRCB256RFR2-XPRO是Atmel推出的一款基于Atmega256RFR2无线微控制器产品的开发平台,该开发板包括了一个强大的8AVR RISC微控制器ATmega 256RFR2,此单片机内部集成了一个兼容IEEE 802.15.4标准的收发器内置的无线收发器支持全球访问2.4GHz ISM频段。

对于Atmega系列的芯片几乎所有学过单片机的人都不会陌生,经典的Arduino 开发板就用到了多种ATmega系列的芯片,包括ATmega328与ATmega2560等。这块ATmega256RFR2比起以前经典的那些ATmega系列单片机又有什么改变和创新呢?下面就一起来看看吧。

开箱

ATRCB256RFR2-XPRO开发板的外包装延续了ATMEL官方开发板的特征,正面是一个机器人,这个几乎就是目前Atmel公司XPLAINED系列开发板的象征了。

背面是一些简单的信息,包括资料下载的网址等。

打开外层的盒子,里面还有一层牛皮纸盒,包装非常用心,这有点不同于基于ARM Cortex-M系列的Xplained Pro平台开发板。

牛皮纸盒里就是用防静电袋子包装的开发板了,值得注意的是里面的一层泡棉,这层泡棉能够很好地保护开发板,这一点细节也能看出制造者的用心。

打开防静电袋子就是开发板了。

开发板背面。

无线开发板推荐:

ADI WSN加速计传感器开发板   一款应用于湿度,光学,温度还可通过可扩展的无线网络为其产品轻松添加远程检测和监控能力。

NXP A70CM云连接套件  一款完整的硬件和软件平台,适用于开发人员评估基于 IEEE802.11b/g/n 无线连接的云连接应用中的 LPC43S6x 处理器系列和 A70CM。

Microchip RN-131 无线开发套件  是一款是完备的、独立的嵌入式无线 802.11 b/g 连网的无线局域网模块。

硬件解析

ATRCB256RFR2-XPRO开发板总体来说比较简单,就是围绕Atmel Atmega256RFR2芯片设计的一个最小系统,包括供电、时钟晶振、还有引出的全部GPIO口以及一根板载天线,具体的板载资源如下:

首先来介绍一下这块单片机,Atmega256RFR2的具体参数如下:

  • CPU:8-bit AVR,Flash (kBytes),256 kBytes、SRAM (kBytes):32、EEPROM (Bytes):8192
  • 最大主频 (MHz):16 MHz
  • 最大 I/O 引脚:38
  • 引脚总数:64
  • SPI:1、TWI (I2C):1、UART:1
  • 8通道的10位ADC、模拟比较器:1
  • 供电电压(Vcc):1.8 to 3.6、定时器:6
  • 2.4GHz频带,最大数据传输速度 (Mb/s):2
  • 输出强度 (dBm):3.5
  • 接收强度(dBm):-100
  • 接收的电流(mA):12.5
  • 最大电流传输 (mA):14.5
  • Link Budget (dBm):103.5
  • 工作温度范围:-40 to 125℃

作为Atmega系列的新成员,可见这块芯片不仅仅具有一个行业领先的8AVR单片机,还额外集成了一个一流的2.4 GHz射频收发器,同时,这块单片机主打的是低功耗,其工作时的电流比现有的产品减少了50%。在低功耗的模式下,这块芯片同时还具有自动传输模式,128AES加密引擎随机数发生器等功能,可谓降低功耗却不减功能。

ATRCB256RFR2-XPRO开发板的下载和调试可以直接使用板载的JTAG接口,板子前端的那个2*10pin的排母,这个排母的引脚定义如下

ATRCB256RFR2-XPRO开发板开发板设计工艺绝对算上乘,无论是PCB亦或是板载的天线走线。

如果不想用板卡上的天线,这块开发板也支持采用外接天线的方式。此外,板上还有两个按键(一个用于复位),三个LED灯,以及20个IO口等资源,可能唯一不足的是这块开发板没有板载调试下载电路,对开发造成了一定的不便,当然,作为Atmel的Xplained Pro系列的扩展板,也可以使用其他的Xplained PRO系列主板对它开发,这个会在后面详细说明

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开发环境的搭建

上文介绍过ATRCB256RFR2-XPRO这块开发板是没有板载调试器和下载电路的,因此,这块开发板实际上只是一块带有MCU的子板,虽然可以单独开发,但是非常麻烦,需要外接电源,需要有AVR的仿真器,最方便的做法是配合Atmel公司的XPLAINED Pro系列主板与其搭配使用,使用的主板可以有很多种,官方推荐使用SAM4L- XPRO这块主板与其搭配,实际上SAM4L的XPRO系列的开发板也有几种,笔者这里的只是其中一种,型号是SAM4L8 XPLAINED,板卡的实物如下图所示

二者连接后的图片如下

在演示实验中,这块SAM4L8 XPLAINED的作用就相当于仿真器和下载器。由于此板卡不是这篇评测的主角,因此只在这里简单介绍一下SAM4L8 XPLAINED简单的硬件资源。

  • ATSAM4LC8CA

SAM4L8 XPLAINED板载微控制器基于ARM Cortex-M4内核、最大主频为48 MHz,集成512KB Flash,最大 I/O 口为75、SPI:1、TWI (I2C):4、UART:4。

  • Atmel  Serial bridge application 20pin 连接口

连接口各个引脚的定义同ATRCB256RFR2-XPRO,值得注意的是这块开发板最多有四路这种Atmel  Serial bridge application 20pin 连接口。

  • 下载器与仿真器

Atmel  几乎所有的MCU主板都载有这种EBDG (embedded debugger)COM port作为下载器与仿真器,同时它也能够支持所有挂载在MCU主板上面的扩展板的程序下载与仿真。

在这个演示实验中只要用到这三个硬件资源,别的就不多加介绍了。

下面再来分析一下需要用到的软件资源,Atmel  公司的开发软件包,叫做Atmel Studio 7,简单介绍一下这个软件,Atmel Studio是集成开发平台(IDP)开发和调试Atmel ARM系列的和Atmel AVR系列单片机(MCU)的应用程序。Atmel Studio 7支持所有AVR、Atmel智能单片机,提供了无缝的和易于使用的环境写,构建和调试应用程序用C / C++编写的汇编代码,它还连接无缝连接Atmel调试器和开发工具。

从官网获取下载包,然后进行安装,安装之后进入这个界面

然后直接将SAM4L8 XPLAINEDMCU主板与ATRCB256RFR2-XPRO通过20pin连接口连接,再用一条microUSB转USB的线将SAM4L8 XPLAINEDMCU主板与PC连接,Atmel Studio 7的左侧就会自动显示这两块开发板,双击该开发板可以查看详细信息。

然后进入扩展模块界面(依次在界面上方点击tools-extensions and updates),在这个界面左侧找到wireless并进入,如下图

点击安装以下三个包

  • 1wireless composer 7.0
  • 2wireless performance那个
  • 3avr2054

其中wireless composer 7.0下载之后直接就会出现在扩展面板那里。然后wireless performance那个和avr2054的下载之后要找个地方解压,下载的压缩包文件名分别是Atmel-8390-WIRELESS-AVR2054-Serial-Bootloader_v3_2_0和Performance_Analyzer_v3.2_hex_package

下一步打开tools-device programming,在tools那里选择EDBG,然后devices和interface那里默认,点击apply,如图

然后点击memories,在flash那里点击,找到如下路径(就是之前你下载Performance_Analyzer_v3.2_hex_package文件夹的那个路径),找到这个文件Performance_Analyzer_v3.2_hex_package\Performance_Analyzer_v3.2_hex_package\Serial_Bridge\SERIAL_BRIDGE_SAM4L_XPLAINED_PRO(Host)_WITH_9600_BAUDRATE.hex,如图

然后点击program开始进行固件升级

到这里为止,所有开发环境都已经搭建完成,然后这个atmel studio提供了相关的例程供参考,在Atmel Studio 7界面首页左侧选择ATmega256RFR2 RCB,然后在下方选择“New ASF example”如图

选择一个程序然后直接点击界面上方的  按钮或者F5运行就行。

总结

Atmel公司推出的这款ATRCB256RFR2-XPRO给低功耗的无线连接提供了一种较为简单的解决方案,仅仅依靠一块ATmega256的单片机和一块板载的天线即可实现无线互联,在可穿戴应用、智能家居方面提供了很多便利。但是目前这块开发板支持的开发环境太少,对于开发人员来说开发这块板还需要掌握atmel studio这种新工具,不过相信随着atmel的努力将来可能会有更多的开发环境支持这块开发板的。

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