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经验分享 | 如何使用STM32CubeWL构建LoRa®应用程序

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STMCU小助手发布时间：2025-2-10 09:56

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文章简介:	本应用笔记将指导用户完成基于STM32WL系列微控制器构建特定LoRa®应用程序所需的所有步骤。LoRa®是一种无线通信网络，旨在以极低的比特率进行远距离通信，并延长电池供电型传感器的寿命。LoRaWAN®定义了通信和安全协议，此协议会确保与LoRa®网络的互操作性。

本应用笔记将指导用户完成基于STM32WL系列微控制器构建特定LoRa®应用程序所需的所有步骤。
LoRa®是一种无线通信网络，旨在以极低的比特率进行远距离通信，并延长电池供电型传感器的寿命。LoRaWAN®定义了通信和安全协议，此协议会确保与LoRa®网络的互操作性。
STM32CubeWL MCU软件包中的固件兼容LoRa Alliance®规范协议LoRaWAN®，并具有以下主要特性：

可直接集成应用程序
低功耗LoRa®解决方案的简易附加组件
CPU负载极低
无延迟要求
STM32存储器占用空间小
低功耗定时服务

STM32CubeWL MCU软件包的固件基于STM32Cube HAL驱动程序。
本文提供了有关带STM32WL55JC的NUCLEO-WL55JC开发板（适于高频段的订购代码为NUCLEO-WL55JC1，适于低频段的订购代码为NUCLEO-WL55JC2）和带STM32WL5M的B-WL5M-SUB1连接扩展板的客户应用程序示例。
为了充分利用本应用笔记中的信息并创建应用程序，用户必须熟悉 STM32 系列微控制器、LoRa®技术，并了解低功耗管理和任务排序等系统服务。
STM32CubeWL在基于Arm® Cortex®-M处理器的STM32WL系列微控制器上运行。

注意： Arm是Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地区的注册商标。

STM32CubeWL概述
STM32CubeWL MCU软件包的固件包括以下资源（参见图1）：
板级支持包：

STM32WL_Nucleo驱动程序
B-WL5M-SUBG1驱动程序

STM32WLxx_HAL_Driver
中间件：
- LoRaWAN包含：

LoRaWAN层
LoRa实用程序
LoRa软件密码引擎
LoRa状态机

- 包含无线电和radio_driver接口的SubGHz_Phy层中间件
LoRaWAN应用程序：

LoRaWAN_AT_Slave（单核及双核）
LoRaWAN_End_Node（单核、双核、使用FreeRTOS的单核以及使用FreeRTOS的双核）

SubGHz_Phy应用程序：

SubGHz_Phy_PingPong（单核及双核）
SubGHz_Phy_Per（单核）
SubGHz_Phy_AT_Slave（单核）
SubGHz_Phy_LrFhss（单核）

另外，此应用程序还提供与以下设备的高效系统集成：

调度器，用于在后台执行任务并在没有活动时进入低功耗模式
定时器服务，为应用提供在RTC上运行的虚拟定时器（在停止和待机模式下）

若需更多信息，请参见第9节。

3 SubGHz HAL驱动程序
本节主要介绍SubGHz HAL（未详述其他HAL功能，如定时器或GPIO）。
SubGHz HAL直接位于sub-GHz无线电外设上方（参见图3）。
SubGHz HAL驱动程序基于简单的一次性面向指令架构（无完整过程）。因此，未定义LL驱动程序。
此SubGHz HAL驱动程序由以下主要部分组成：

句柄、初始化和配置数据结构
初始化API
配置和控制API
MSP和事件回调
基于SUBGHZ_SPI的总线I/O操作（固有服务）

由于HAL API主要基于总线服务通过一次性操作发送指令，因此，除了复位/就绪HAL状态外，不使用功能状
态机。

3.1 SubGHz资源
初始化无线电时会调用以下HAL SubGHz API：

声明SUBGHZ_HandleTypeDef句柄结构。
通过调用HAL_SUBGHZ_Init(&hUserSubghz) API，初始化sub-GHz无线电外设。
通过实现HAL_SUBGHZ_MspInit() API，初始化SubGHz低级资源：

- PWR配置：启用sub-GHz无线电外设的唤醒信号。
- NVIC配置：
☆ 启用NVIC无线电IRQ中断。
☆ 配置sub-GHz无线电中断优先级。
在stm32wlxx_it.c 文件中会调用以下HAL无线电中断：

SUBGHZ_Radio_IRQHandler中的 HAL_SUBGHZ_IRQHandler。

3.2 SubGHz数据传输
Set 指令操作在轮询模式下使用HAL_SUBGHZ_ExecSetCmd(); API执行。
Get Status 操作在轮询模式下使用HAL_SUBGHZ_ExecGetCmd(); API执行。
读/写寄存器访问操作在轮询模式下使用以下API执行：

HAL_SUBGHZ_WriteRegister();
HAL_SUBGHZ_ReadRegister();
HAL_SUBGHZ_WriteRegisters();
HAL_SUBGHZ_ReadRegisters();
HAL_SUBGHZ_WriteBuffer();
HAL_SUBGHZ_ReadBuffer();

4 BSP STM32WL板
本 BSP 驱动程序提供了一系列无线电射频服务管理功能，如射频开关设置和控制、TCXO 设置以及 DC/DC
设置。
注意：无线电中间件（SubGHz_Phy）通过radio_board_if.c/h 接口文件连接无线电 BSP。当使用定制用户板时，建议执行一个以下选项：

第一个选项

- 复制BSP/STM32WLxx_Nucleo/目录。
- 使用以下信息重命名并更新用户BSP API：
   ☆ 用户射频开关配置和控制（如引脚控制或端口编号）
   ☆ 用户TCXO配置
   ☆ 用户DC/DC配置
- 将IDE项目中的STM32WLxx_Nucleo BSP文件替换为用户BSP文件。