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Seeed Studio XIAO nRF52840 系列入门指南

XIAO nRF52840XIAO nRF52840 SenseXIAO nRF52840 PlusXIAO nRF52840 Sense Plus
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作为 Seeed Studio XIAO 家族中的首款无线产品，Seeed Studio XIAO nRF52840 搭载了强大的 Nordic nRF52840 MCU，集成了 Bluetooth 5.0 连接功能。同时，它具有小巧精致的外形尺寸，可用于可穿戴设备和物联网项目。其单面贴片设计以及板载 Bluetooth 天线，能够极大地加速物联网项目的快速部署。

此外，该板还有一个高级版本 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense。它集成了两个额外的板载传感器。其中之一是 脉冲密度调制（PDM）数字麦克风，可以实时接收音频数据，从而可用于语音/音频识别。另一个是 6 轴惯性测量单元（IMU），在诸如手势识别等 TinyML 项目中非常有用。这些板载传感器在保证开发板超小尺寸的同时，为用户提供了极大的便利。

新升级的 XIAO nRF52840 Plus 和 XIAO nRF52840 Sense Plus 在功能性和易用性方面都有显著提升。多功能引脚数量增加到 20 个，新增 I2S 和 SPI 资源以支持更复杂的项目，NFC 引脚 被引出以便更轻松地集成到物联网和智能卡应用中，同时 BAT 引脚 重新布局以提升焊接便利性，从而带来更友好的硬件使用体验。

与 Seeed Studio XIAO RP2040 相比，Seeed Studio XIAO nRF52840 拥有更丰富的接口。首先需要注意的是，板载的 近场通信（NFC）接口 是可用的。其次，在 Type-C 接口一侧配有一个小型复位按钮。在另一侧，有一个三合一 LED（用户 LED）以及一个充电指示 LED，在连接电池时用于指示充电状态。它具有 11 个数字 I/O 可用作 PWM 引脚，以及 6 个模拟 I/O 可用作 ADC 引脚。它支持 UART、I2C 和 SPI 等三种常见串行接口。与 Seeed Studio XIAO RP2040 一样，它配备了板载 2 MB Flash，这意味着同样可以使用 Arduino、MicroPython、CircuitPython 或其他编程语言 进行编程。

Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense 与 Seeed Studio XIAO 扩展板兼容。

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特性​

  • 强大的无线能力：Bluetooth 5.0，板载天线
  • 强劲 CPU：Nordic nRF52840，ARM® Cortex®-M4 32 位处理器，带 FPU，64 MHz
  • 超低功耗：待机功耗小于 5μA
  • 电池充电芯片：支持锂电池充放电管理
  • 板载 2 MB Flash
  • 板载 PDM 麦克风（仅在 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense 上）
  • 板载 6 轴 LSM6DS3TR-C IMU（仅在 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense 上）
  • 超小尺寸：21 x 17.8mm，Seeed Studio XIAO 系列可穿戴设备经典外形
  • 丰富接口：XIAO nRF52840（Sense）上提供 1xUART、1xI2C、1xSPI、1xNFC、1xSWD、11xGPIO(PWM)、6xADC；XIAO nRF52840（Sense）Plus 上提供 2xUART、1xI2C、2xSPI、1xI2S、1xNFC、1xSWD、18xGPIO(PWM)、6xADC
  • 单面贴装器件，表面贴装设计

规格对比​

项目Seeed Studio XIAO nRF52840Seeed Studio XIAO nRF52840 SenseSeeed Studio XIAO nRF52840 PlusSeeed Studio XIAO nRF52840 Sense Plus
处理器Nordic nRF52840, ARM® Cortex®-M4 32-bit processor with FPU, 64 MHz
无线连接Bluetooth Low Energy 5.4/ Bluetooth Mesh/NFC
存储器256 KB RAM,1MB Flash 2MB onboard Flash
板载传感器N/A6 自由度 IMU (LSM6DS3TR-C), PDM 麦克风N/A6 自由度 IMU (LSM6DS3TR-C), PDM 麦克风
接口1xI2C, 1xUART, 1xSPI1xI2C, 2xUART, 2xSPI, 1xI2S
PWM/模拟引脚11/620/6
板载按键复位按钮
板载 LED三合一 LED / 充电指示 LED
电池充电芯片BQ25101
编程语言Arduino/ MicroPython/ CircuitPython

硬件概览​

XIAO nRF52840 正面​

XIAO nRF52840 背面​

引脚映射

XIAO 引脚功能芯片引脚描述Arduino 名称
5VVBUS电源输入/输出
GND
3V33V3_OUT电源输出
D0模拟P0.02GPIO, AIN00
D1模拟P0.03GPIO, AIN11
D2模拟P0.28GPIO, AIN42
D3模拟P0.29GPIO, AIN53
D4模拟, SDAP0.04GPIO, I2C 数据, AIN24
D5模拟, SCLP0.05GPIO, I2C 时钟, AIN35
D6TXP1.11GPIO, UART 发送7/6
D7RXP1.12GPIO, UART 接收8/7
D8SPI_SCKP1.13GPIO, SPI 时钟9/8
D9SPI_MISOP1.14GPIO, SPI 数据10/9
D10SPI_MOSIP1.15GPIO, SPI 数据11/10
NFC1P0.09NFC
NFC2P0.10NFC
ResetP0.18复位
ADC_BATREAD_BAT_ENABLEP0.14电池电压读取使能控制
RF Switch Port SelectP2.05切换板载天线
RF Switch PowerP2.03电源
CHARGE_LEDP0.17CHG-LED_Red
USER_LED_RP0.26用户控制的红色 RGB LED 引脚11
USER_LED_BP0.06用户控制的蓝色 RGB LED 引脚13/12
USER_LED_GP0.30用户控制的绿色 RGB LED 引脚12/13

两个 Arduino 库​

Seeed Studio XIAO nRF52840 在一块小小的板子上集成了许多功能，有时可能无法让每个功能都发挥最佳性能。因此，Seeed 发布了两个 Arduino 库，以便最大化每个功能的性能。因此：

  • 如果你想使用蓝牙功能和“低功耗功能”，推荐使用 Seeed nRF52 Boards 库。
  • 如果你想在嵌入式机器学习应用中使用它，或使用“IMU & PDM 高级功能”，推荐使用 Seeed nRF52 mbed-enabled Boards 库。
  • 在基本用法方面，例如 LED、数字、模拟、串口、I2C、SPI，这两个库都提供了很好的支持。

这两个库所支持的引脚定义可能会有些许不同，Seeed 将持续更新本 wiki，直到内容清晰完善。

tip

  1. 如果你使用 Seeed nRF52 Boards 的板载包，Serial 功能可能无法编译。解决方法是在代码中添加一行 #include <Adafruit_TinyUSB.h>。你可以从以下地址下载该包：https://github.com/adafruit/Adafruit_TinyUSB_Arduino

  2. 如果你更喜欢简单的方法，可以一开始就选择 Seeed nRF52 mbed-enabled Boards。它支持 Serial 功能的编译，而无需额外修改。

入门指南​

首先，我们将把 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）连接到电脑，并从 Arduino IDE 上传一个简单的代码，以检查开发板是否工作正常。

硬件准备​

你需要准备以下物品：

tip

有些 USB 线缆只能供电，不能传输数据。如果你没有 USB 线缆，或者不知道你的 USB 线缆是否可以传输数据，你可以查看 Seeed USB Type-C 支持 USB 3.1。

通过 USB Type-C 线缆将 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）连接到电脑。

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软件设置​

  • 步骤 1. 根据你的操作系统下载并安装最新版本的 Arduino IDE

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  • 步骤 2. 启动 Arduino 应用程序

  • 步骤 3. 将 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）板卡包添加到 Arduino IDE

进入 File > Preferences，在 "Additional Boards Manager URLs" 中填入以下链接： https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

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进入 Tools > Board > Boards Manager...，在搜索框中输入关键字“seeed nrf52”，选择你想要的最新版本板卡并安装。你也可以两个都安装。

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  • 步骤 4. 选择你的开发板和端口

开发板

安装好板卡包后，进入 Tools > Board 并选择你想要的开发板，继续选择“Seeed XIAO nRF52840 Sense”。现在我们已经完成了在 Arduino IDE 中对 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）的设置。

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端口

进入 Tools > Port，选择已连接的 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）的串口名称。它很可能是 COM3 或更高（COM1 和 COM2 通常保留给硬件串口）。已连接的 Seeed Studio XIAO nRF52840（Sense）的串口名称通常带有括号，其中写着 Seeed Studio XIAO nRF52840（对应 Seeed Studio XIAO nRF52840）或 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense（对应 Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense）。

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  • 步骤 5. 进入 File > Examples > 01.Basics > Blink 打开 Blink 示例

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  • 步骤 6. 点击 Upload 按钮将 Blink 示例代码上传到开发板

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上传完成后，你会看到板载红色 LED 以 1 秒的间隔闪烁一次。这意味着连接已经成功，现在你可以使用 Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) 探索更多项目了！

使用板载三合一 LED​

Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) 具有一个板载三合一 LED，用户可以通过编程进行控制。现在你将学习如何使用 Arduino 逐个控制 RGB 颜色！

首先你需要了解，当通过代码控制该 LED 时，它的行为与通常情况不同。当我们给出 LOW 信号时，LED 会点亮（ON），而当我们给出 HIGH 信号时，它会熄灭（OFF）。这是因为该 LED 由共阳极控制，只会在低电平信号下点亮。

一个示例代码如下：

void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   
}

在这里，即使使用了 HIGH，LED 也会是熄灭（OFF）的。你需要将 HIGH 替换为 LOW 才能点亮（ON） LED。

请参考下面 LED 的引脚映射，并在你的代码中使用它们：

  • 红色 LED = LED_BUILTIN 或 LED_RED
  • 蓝色 LED = LED_BLUE
  • 绿色 LED = LED_GREEN

功耗验证​

Seeed Studio XIAO nRF52840 具有低功耗特性，这里我们提供一种验证方法。强烈推荐在此处使用 Seeed nRF52 Boards 库。

  • 步骤 1. 使用 JLink 下载器为 Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) 烧录bootloader 固件。
note

如果你正在使用 Seeed Studio XIAO nRF52840 的出厂固件，或者从未对 Seeed Studio XIAO nRF52840 的固件做过修改，则可以跳过此步骤。

  • 步骤 2. 在此处使用 Seeed nRF52 Boards 库。

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  • 步骤 3. 在此处上传 deep_sleep 示例，并使用 Arduino 运行
// The MIT License (MIT)
// Copyright (c) 2019 Ha Thach for Adafruit Industries

#include "SdFat.h"
#include "Adafruit_SPIFlash.h"

// Uncomment to run example with custom SPI and SS e.g with FRAM breakout
// #define CUSTOM_CS   A5
// #define CUSTOM_SPI  SPI

#if defined(CUSTOM_CS) && defined(CUSTOM_SPI)
  Adafruit_FlashTransport_SPI flashTransport(CUSTOM_CS, CUSTOM_SPI);

#elif defined(ARDUINO_ARCH_ESP32)
  // ESP32 use same flash device that store code.
  // Therefore there is no need to specify the SPI and SS
  Adafruit_FlashTransport_ESP32 flashTransport;

#else
  // On-board external flash (QSPI or SPI) macros should already
  // defined in your board variant if supported
  // - EXTERNAL_FLASH_USE_QSPI
  // - EXTERNAL_FLASH_USE_CS/EXTERNAL_FLASH_USE_SPI
  #if defined(EXTERNAL_FLASH_USE_QSPI)
    Adafruit_FlashTransport_QSPI flashTransport;

  #elif defined(EXTERNAL_FLASH_USE_SPI)
    Adafruit_FlashTransport_SPI flashTransport(EXTERNAL_FLASH_USE_CS, EXTERNAL_FLASH_USE_SPI);

  #else
    #error No QSPI/SPI flash are defined on your board variant.h !
  #endif
#endif

Adafruit_SPIFlash flash(&flashTransport);


/*  If you want to use a specific flash device, for example for a custom built board, first look for it in Adafruit_SPIFlash\src\flash_devices.h
 *  If it isn't in there you need to create your own definition like the W25Q80DLX_EXAMPLE example below.
 *  These definitions need to be edited to match information on the data sheet of the flash device that you want to use.
 *  If you are not sure what the manufacture ID, memory type and capacity values should be, try running the sketch anyway and look at the serial output
 *  The flash device will report these values to you as a single hexadecimal value (the JDEC ID)
 *  For example, the first device on the list - the W25Q80DLX - will report its JDEC ID as 0xef4014, which is made of these three values:
 *  manufacturer_id = 0xef
 *  memory_type     = 0x40
 *  capacity        = 0x14
 *  With this macro properly defined you can then create an array of device definitions as shown below, this can include any from the list of devices in flash_devices.h, and any you define yourself here
 *  You need to update the variable on line 71 to reflect the number of items in the array
 *  You also need to uncomment line 84 and comment out line 81 so this array will be passed to the flash memory driver. 
 */
//Example of a user defined flash memory device:
//#define W25Q80DLX_EXAMPLE                                                               \
//  {                                                                            \
//    .total_size = (1 << 20), /* 1 MiB */                                       \
//        .start_up_time_us = 5000, .manufacturer_id = 0xef,                     \
//    .memory_type = 0x40, .capacity = 0x14, .max_clock_speed_mhz = 80,         \
//    .quad_enable_bit_mask = 0x02, .has_sector_protection = false,              \
//    .supports_fast_read = true, .supports_qspi = true,                         \
//    .supports_qspi_writes = false, .write_status_register_split = false,       \
//    .single_status_byte = false, .is_fram = false,                             \
//  }

/*
 * Create an array of data structures and fill it with the settings we defined above.
 * We are using two devices, but more can be added if you want.
 */
//static const SPIFlash_Device_t my_flash_devices[] = {
//    W25Q80DLX_EXAMPLE,
//};
/*
 * Specify the number of different devices that are listed in the array we just created. If you add more devices to the array, update this value to match.
 */
//const int flashDevices = 1;


#include <bluefruit.h>

bool deepPowerDown(Adafruit_SPIFlash& flash, Adafruit_FlashTransport& transport) {
  uint32_t id_before = flash.getJEDECID();

  transport.begin();
  transport.runCommand(0xB9);  // SPI deep power-down command
  delay(10);

  uint32_t id_after = flash.getJEDECID();

  return (id_after == 0xFFFFFF || id_after == 0xFFFFFFFF);
}

void setup() {
  flash.begin();
  Bluefruit.begin();

  if (!deepPowerDown(flash, flashTransport)) {
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    while (1) {
      yield();
    }
  }

  flash.end();

  sd_power_system_off();
}

void loop() {
  // nothing to do
}
tip

在这里，我们要对提供代码的作者表示特别感谢 → daCoder ←

如果你想更详细地了解这个示例，请点击这里

电池充电电流​

电池充电电流可选择为 50mA 或 100mA，你可以将 Pin13 设置为高电平或低电平，以将其更改为 50mA 或 100mA。低电流充电时，在输入模式下设置为高电平（HIGH LEVEL）；高电流充电时，在输出模式下设置为低电平（LOW LEVEL）。

低充电电流

void setup(){
pinMode (P0_13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(P0_13, HIGH);
}

高充电电流

void setup(){
pinMode (P0_13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(P0_13, LOW);
}

访问 SWD 引脚进行调试和重新烧录 Bootloader​

所需硬件

所需软件

需要从官网上下载 Segger 软件。

  • 步骤 1. 使用 Jlink 连接以下引脚：

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  • 步骤 2. 启动 J-Flash 并搜索 nRF52840，创建一个新工程：

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  • 步骤 3. 点击 "Target"，然后选择 "Connect"。

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  • 步骤 4. 将 bin 或 hex 文件 拖入软件中。然后依次按下 F4 和 F5。重新烧录即完成。

常见问题​

Q1: 将代码上传到开发板时，Arduino IDE 卡住了​

你可以先尝试点击一次“Reset Button”来复位开发板。如果这不起作用，请快速点击两次以进入bootloader 模式。如果仍然无效，请将开发板与电脑断开连接，然后重新连接开发板。

Q2: 我的开发板没有在 Arduino IDE 中显示为串口设备​

你可以先尝试点击一次“Reset Button”来复位开发板。如果这不起作用，请快速点击两次以进入bootloader 模式。

Q3: 使用 XIAO nRF52840 (Sense) 进行电池充电时有哪些注意事项？​

在 XIAO nRF52840 Sense 的电池电路中，P0.14 是 READ_BAT_ENABLE 控制引脚，P0.31 是用于测量电池电压的 AIN7_BAT ADC 读取引脚。

当 P0.14 被设置为 HIGH 时，电池电压读取通路被禁用，P0.31 可能会达到 3.6V 的输入电压上限，从而存在损坏 P0.31 引脚的风险。为了安全地读取电池电压，请将 P0.14 设置为 LOW（以启用读取通路），然后在 P0.31 上读取 ADC 值。

我们建议用户在读取电池电压时始终将 P0.14 保持为 LOW，并避免在电池充电期间将 P0.14 设置为 HIGH。

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Q4: 上电时绿色指示灯如何工作？​

nRF52840 RGB Schematic

P0.17 引脚用于控制绿色指示灯的行为，用于指示充电状态：

  • 低电平：表示正在充电。
  • 高电平：表示电池未在充电或已充满电。

当为低电平时，RED_CHG LED 会点亮。

更多详情请查看 PMIC 数据手册：BQ25100 和 XIAO nRF52840 数据手册。

资源​

Seeed Studio XIAO nRF52840​

硬件设计

结构设计

Seeed Studio XIAO nRF52840 Sense​

硬件设计

结构设计

其他

Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense) Plus​

硬件设计

结构设计

课程资源​

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们将为您提供多种支持，确保您在使用我们产品的过程中尽可能顺利。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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