作 者:沈建华,郝立平 编著 出 版 社:北京航空航天大学出版社 \% ]( a/ F! P! Z 出版时间:2010-9-1# r; r0 }8 h. I: R1 w& c) E 5 ^- T8 }- C, `" t 内容简介 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;9 a2 Q* {! F8 c+ v6 v 第2章介绍STM32W108芯片及其电气特性;; a/ b, W( M0 L! [4 A6 P. n- T 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;# y9 k' O q7 `3 P+ l7 Z, f 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。, ^1 y! J2 b+ M# Z& y 目录 3 N/ o! {8 L6 c& z 第1章 概述1 1.1 标准无线射频技术13 _% y% }* r8 D7 \) p 1.2 无线传感网(WSN)技术2# b! X2 G" U& z& b. h! v 1.2.1 特性39 w6 W4 t2 r# D) X, W0 L; \! e 1.2.2 标准和规范3- n% Q" [1 b/ R& N: @) z 1.2.3 软件结构3* N% L( [+ e) Q. j/ \ 1.2.4 操作系统4# {4 J; B" R2 H- A' {$ D 1.2.5 算法5 1.2.6 信息处理5 1.2.7 关键问题5; b G: `" D* u 1.3 IEEE 802.15.46 1.3.1 协议架构71 ?" y% S! u; r8 n9 L; P( m 1.3.2 网络模型9. R3 x' ^ M. r7 C* O6 ~/ H6 P$ m 1.3.3 数据传输架构106 y9 m/ v5 w) F* K# W" d/ n1 U( j 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( j' k$ C! G% s- r* s 1.4.5 设备类型15, z9 Q5 d9 B$ n% |# Z 1.4.6 网络拓扑16 1.4.7 路由机制17 1.4.8 应用18: e& R, R5 n4 x7 ~% g 1.5 RF4CE19) P9 q2 o5 n& ?: E! I! J 1.6 6LoWPAN219 F( ?$ j$ @; K0 Y# Z7 m 1.7 STM32W108简介226 j2 q2 f5 t( b' H/ | 第2章 STM32W108引脚与电气特性253 B# A( B- i3 P$ C/ ? 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369 Y( q/ R- _9 b! t( k 2.2.3 上电操作条件37" T& B" `9 L& s+ _6 S: e i6 a 2.3 时钟频率388 d3 q/ U5 Y" t. ^% Y% { 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)397 f# e l+ E* L* `* ~. `8 P 2.3.5 ADC特性39* a: d+ D0 ]. s& r2 D7 g- ` 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. a( J: b3 G0 l! q- Q+ y, ] 2.7 RF电气特性468 i) l# H* r4 h" r" S s 2.7.1 Rx接收466 F1 v; Q) m" t 2.7.2 Tx发射465 q4 l/ X% N4 K 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, b: ?& r7 I! F% L 第3章 STM32W108系统模块51 3.1 内部供电域528 o# A, m7 X y 3.1.1 内部稳压电源52 3.1.2 外接稳压电源535 A8 H8 ?: {8 f 3.2 复位与时钟53 3.2.1 复位53 3.2.2 时钟569 F: k3 F) l( {& Y 3.3 系统定时器58! w2 i9 ]4 |- n4 n 3.3.1 树型狗定时器58' i- B6 p, q" a v$ ? N* n 3.3.2 睡眠定时器59 3.3.3 事件定时器59# E+ b' G: M1 T. R8 T0 q g% L3 B 3.4 电源管理59$ s7 X1 B* R. n# W( E" [ 3.4.1 唤醒源60% m0 m1 c) `" w; S 3.4.2 基本睡眠模式60" h9 C% \) a+ ?1 z4 q- p& {8 {$ [- } 3.4.3 可选的深睡眠62 X; ]8 F8 x1 d- Z2 T/ X/ n 3.4.4 睡眠模式下使用调试器62 3.5 内部存储器624 w5 e! U$ }/ q7 C8 m 3.5.1 Flash存储器63& g1 S% J; Y; G& K 3.5.2 随机访问存储器SRAM64 3.5.3 存储保护单元65* l: N8 |% h$ r( j; J$ H; {% l 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 @4 Z9 _5 C4 _% Y/ a5 R 3.7.5 包跟踪接口(PTI)670 }# y1 ^8 G$ K& A* l7 f 3.7.6 随机数发生器68 3.8 调试支持68- W# d2 T2 J. f H8 {0 |" L7 g" ]! r 第4章 STM32W108片内外设690 L4 k8 Y. p% Q 4.1 GPIO69 4.1.1 功能描述709 P! m- ^3 S$ r2 V8 u 4.1.2 外部中断74 4.1.3 调试控制和状态75* m2 k7 ]6 \% _) `' H% p" l 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 m: T2 c2 R0 {3 c G+ p 4.2.1 功能描述84+ q( K; h# x! [0 l9 k/ t 4.2.2 定时器中断111' |) q. z( R9 w$ _* f 4.2.3 通用定时器(1和2)寄存器1118 a3 _- M. p# }7 C8 G% X( I7 F1 l 4.3 串行接口126: K8 x6 R& S# u0 i ^ 4.3.1 功能描述126& F6 k& _, t- h. F 4.3.2 配置127: Z$ b5 ?$ z% \ 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)1372 u, X3 x, x# v8 ~' x+ d, B 4.3.7 直接内存访问(DMA)通道141* {' D' z% h2 s" r+ P6 u2 Z 4.3.8 串行控制器寄存器142$ n4 r' e% m. ^7 s( J2 u8 ] 4.3.9 SPI主模式寄存器144 O! V& w* P7 ~1 T 4.3.10 SPI从模式寄存器1460 S4 B( f: P; g2 A/ X: z 4.3.11 双线串行接口(TWI)寄存器1462 F4 V: {6 J2 u8 Q 4.3.12 通用异步收发器(UART)寄存器1472 U8 ~( ^9 Z% |8 v; k4 z 4.3.13 DMA通道寄存器149. W+ M2 [8 J$ X$ w G/ L% G6 A 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$ z# f. H& d. Z! S5 Q 4.5 中断166( z2 k$ R( T v( d: [9 K1 g" a 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1723 v) i% z: v( I 第5章 STM32W108开发工具1774 [# S4 w& D6 t% b 5.1 IAR EWARM177 5.1.1 安装IAR1783 {; w7 \4 b9 e 5.1.2 创建一个IAR工作区180# i. l2 c/ l) _+ s$ ]) ?7 r. \% _ 5.1.3 创建一个新工程181* r t$ R/ Q5 c8 w 5.1.4 添加文件或新建文件182 5.1.5 设置工程选项卡183$ c6 U3 v3 Q$ N4 K# O 5.1.6 编译和链接186 5.2 仿真器186# @5 {1 X+ x8 j5 g8 m 5.2.1 安装仿真器驱动187/ ]3 M0 a) e) ]" I* S P 5.2.2 调试187' ]7 u' n) M6 O% q- P 5.2.3 调试窗口188 5.3 抓包分析工具189/ Z, F( a$ J1 `% G 5.3.1 EmSniffer简介1901 [/ S6 p5 K0 }( [& [6 b$ s 5.3.2 软件功能190 第6章 STM32W108协议栈与应用199: i0 Y! t7 l1 C: f 6.1 STM32W108固件类型199) X: k' o0 T3 |+ ~' A/ R. t 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- e3 o5 c7 ?: C5 Q; ]3 c ? 6.2.2 STM32W108 MAC应用示例210' X! l% z2 c" P' f1 L& |8 p; N 6.3 EmberZNet协议栈与应用2259 W. d7 o' j% {" B. z 6.3.1 基础应用设计225/ A; K6 j: C4 O$ o 6.3.2 安全概述与设计235; e1 A, K. D" d, [( ]$ O 6.3.3 高级设计考虑262) F) n# ]- t, _! [! P$ B7 { 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$ X8 m: n$ J5 K( U% F9 Q" I! @ 6.4.2 使用STRF4CE API2968 V v! x+ Q @# r# a4 F2 g5 ~ 6.4.3 使用RF4CE库设计一个应用程序302 6.4.4 RF4CE应用示例3042 B! U5 \. g1 q) } 6.4.5 RF4CE 示例代码309 第7章 STM32W108系统设计与应用320. B. o% `3 z; y/ x. f 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% F. Y( ?# ]* I" { 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) N9 ^/ f W7 z) i0 h# V 7.3.1 STM32W108应用模块(EMZ3018/3118)332) P; n& F1 S& v9 K% J3 S" V 7.3.2 开发套件337/ [1 J4 L4 J4 j+ @$ p$ J9 w 7.4 基于STM32W108的环境监测仪3550 m' y5 N3 f) r8 D ~8 \9 T8 F 7.4.1 硬件设计355 7.4.2 软件设计358% a% a# w( s4 y9 @# l$ K- ` 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: |* [: N4 ^$ U* Z 7.5.3 网关接口扩展3695 Z5 a, H% [ h/ n' R 参考文献370 ) y7 V4 ^! m3 K+ Y- K2 n 0 M3 X3 I0 }6 x. a( b" V |
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