STM32W无线射频Zigbee单片机原理与应用

第1章 概述1 1.1 标准无线射频技术1 1.2 无线传感网（WSN）技术2 1.2.1 特性3 1.2.2 标准和规范3 1.2.3 软件结构3 1.2.4 操作系统4 1.2.5 算法5 1.2.6 信息处理5 1.2.7 关键问题5 1.3 IEEE 802.15.46 1.3.1 协议架构7 1.3.2 网络模型9 1.3.3 数据传输架构10 1.3.4 可靠性和安全性11

第1章 概述1 1.1 标准无线射频技术1 1.2 无线传感网（WSN）技术2 1.2.1 特性3 1.2.2 标准和规范3 1.2.3 软件结构3 1.2.4 操作系统4 1.2.5 算法5 1.2.6 信息处理5 1.2.7 关键问题5 1.3 IEEE 802.15.46 1.3.1 协议架构7 1.3.2 网络模型9 1.3.3 数据传输架构10 1.3.4 可靠性和安全性11 1.4 ZigBee12 1.4.1 ZigBee协议栈12 1.4.2 ZigBee寻址机制13 1.4.3 硬件和软件14 1.4.4 协议14 1.4.5 设备类型15 1.4.6 网络拓扑16 1.4.7 路由机制17 1.4.8 应用18 1.5 RF4CE19 1.6 6LoWPAN21 1.7 STM32W108简介22第2章 STM32W108引脚与电气特性25 2.1 STM32W108的引脚25 2.2 操作条件35 2.2.1 绝对最大额定值35 2.2.2 正常操作条件36 2.2.3 上电操作条件37 2.3 时钟频率38 2.3.1 高频内部时钟特性（表2.10）38 2.3.2 高频外部时钟特性（表2.11）38 2.3.3 低频内部时钟特性（表2.12）39 2.3.4 低频外部时钟特性（表2.13）39 2.3.5 ADC特性39 2.4 直流电气特性41 2.5 数字I/O特性44 2.6 非RF系统电气特性45 2.7 RF电气特性46 2.7.1 Rx接收46 2.7.2 Tx发射46 2.8 型号命名与封装47 2.8.1 STM32W108型号命名 47 2.8.2 STM32W108封装尺寸48第3章 STM32W108系统模块51 3.1 内部供电域52 3.1.1 内部稳压电源52 3.1.2 外接稳压电源53 3.2 复位与时钟53 3.2.1 复位53 3.2.2 时钟56 3.3 系统定时器58 3.3.1 树型狗定时器58 3.3.2 睡眠定时器59 3.3.3 事件定时器59 3.4 电源管理59 3.4.1 唤醒源60 3.4.2 基本睡眠模式60 3.4.3 可选的深睡眠62 3.4.4 睡眠模式下使用调试器62 3.5 内部存储器62 3.5.1 Flash存储器63 3.5.2 随机访问存储器SRAM64 3.5.3 存储保护单元65 3.6 硬件AES加速器65 3.7 无线射频模块65 3.7.1 接收（Rx）通道66 3.7.2 发送（Tx）通道66 3.7.3 校准67 3.7.4 集成MAC模块67 3.7.5 包跟踪接口（PTI）67 3.7.6 随机数发生器68 3.8 调试支持68第4章 STM32W108片内外设69 4.1 GPIO69 4.1.1 功能描述70 4.1.2 外部中断74 4.1.3 调试控制和状态75 4.1.4 I/O复用功能75 4.1.5 通用输入输出（GPIO）寄存器77 4.2 通用定时器83 4.2.1 功能描述84 4.2.2 定时器中断111 4.2.3 通用定时器（1和2）寄存器111 4.3 串行接口126 4.3.1 功能描述126 4.3.2 配置127 4.3.3 SPI主模式128 4.3.4 SPI从模式131 4.3.5 双线串行接口（TWI）134 4.3.6 通用异步收发器（UART）137 4.3.7 直接内存访问（DMA）通道141 4.3.8 串行控制器寄存器142 4.3.9 SPI主模式寄存器144 4.3.10 SPI从模式寄存器146 4.3.11 双线串行接口（TWI）寄存器146 4.3.12 通用异步收发器（UART）寄存器147 4.3.13 DMA通道寄存器149 4.4 模数转换器ADC155 4.4.1 功能描述156 4.4.2 ADC中断161 4.4.3 模数转换（ADC）寄存器162 4.5 中断166 4.5.1 嵌套向量中断控制器（NVIC）167 4.5.2 事件管理器169 4.5.3 嵌套向量中断控制器（NVIC）中断172第5章 STM32W108开发工具177 5.1 IAR EWARM177 5.1.1 安装IAR178 5.1.2 创建一个IAR工作区180 5.1.3 创建一个新工程181 5.1.4 添加文件或新建文件182 5.1.5 设置工程选项卡183 5.1.6 编译和链接186 5.2 仿真器186 5.2.1 安装仿真器驱动187 5.2.2 调试187 5.2.3 调试窗口188 5.3 抓包分析工具189 5.3.1 EmSniffer简介190 5.3.2 软件功能190第6章 STM32W108协议栈与应用199 6.1 STM32W108固件类型199 6.2 IEEE 802.15.4 MAC协议栈与应用200 6.2.1 使用MAC库API设计一个应用程序201 6.2.2 STM32W108 MAC应用示例210 6.3 EmberZNet协议栈与应用225 6.3.1 基础应用设计225 6.3.2 安全概述与设计235 6.3.3 高级设计考虑262 6.3.4 sink_sensor实验例程277 6.4 RF4CE协议栈与应用294 6.4.1 RF4CE协议栈基础294 6.4.2 使用STRF4CE API296 6.4.3 使用RF4CE库设计一个应用程序302 6.4.4 RF4CE应用示例304 6.4.5 RF4CE 示例代码309第7章 STM32W108系统设计与应用320 7.1 STM32W108硬件设计320 7.1.1 RF设计320 7.1.2 非RF设计323 7.2 2.4G天线选择与设计325 7.2.1 2.4G天线分类与选择325 7.2.2 2.4G倒F型PCB天线330 7.2.3 2.4G小尺寸PCB天线331 7.3 STM32W108应用模块与开发套件332 7.3.1 STM32W108应用模块（EMZ3018/3118）332 7.3.2 开发套件337 7.4 基于STM32W108的环境监测仪355 7.4.1 硬件设计355 7.4.2 软件设计358 7.5 ZigBee—WiFi无线数据采集网关362 7.5.1 硬件设计363 7.5.2 软件设计365 7.5.3 网关接口扩展369参考文献370

STM32W是基于IEEE 802.15.4标准和ARM CortexM3内核的高性能、低功耗、内嵌网络协议栈的无线射频单片机。全书共7章：第1章介绍几种短距离无线网络技术及标准、协议；第2章介绍STM32W108芯片及其电气特性；第3章和第4章详细描述STM32W108的系统模块、射频模块和片内外设的功能、原理和编程结构；第5章介绍STM32W108的开发环境和工具；第6章详细说明STM32W108的MAC、ZigBee（包括安全）和RF4CE等网络协议库的结构和使用方法；第7章介绍基于STM32W108的硬件设计、应用模块和开发套件，并列举了2个应用设计实例。 本书适合于从事无线传感网、ZigBee/RF4CE、物联网、无线仪器仪表、无线遥控等应用系统开发的工程技术人员学习参考，也适合作为无线传感网、物联网等实践课程的教材，以及STM32W的培训、自学用书。

为了尽快在中国推广STM32W，ST公司授权委托华东师范大学计算机系嵌入系统实验室，整理出版一本STM32W的中文书。此书的主要内容取自ST提供的原版资料(datasheet、user manual等)，应用实例部分取自我们自主开发的一些项目和产品。本书适合于从事无线传感网、ZigBee/RF4CE、物联网、无线仪器仪表、无线遥控等应用系统开发的工程技术人员学习参考，也适合作为无线传感网、物联网等实践课程的教材，以及STM32W的培训、自学用书。