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Seeed Studio XIAO nRF54L15(Sense) 入門ガイド

Seeed Studio XIAO nRF54L15Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense
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はじめに​

Seeed Studio XIAO nRF54L15 は、最先端の Nordic nRF54L15 チップを搭載したコンパクトで高性能な開発ボードです。この次世代 SoC は、超低消費電力マルチプロトコル 2.4 GHz 無線機能と、128 MHz Arm® Cortex®-M33 プロセッサおよび 128 MHz RISC-V コプロセッサを含む MCU を統合しています。1.5 MB NVM および 256 KB RAM までのスケーラブルメモリを提供し、内蔵の超低消費電力設計により電池寿命を大幅に延長します。その強力な無線機能は Bluetooth® 6.0（Channel Sounding を含む）、Matter、Thread、Zigbee、および最大 4 Mbps の高スループット 2.4 GHz プロプライエタリモードをサポートします。このボードには包括的なペリフェラルセット、統合された 128 MHz RISC-V コプロセッサ、および TrustZone® 分離と暗号化エンジン保護などの高度なセキュリティ機能が含まれています。内蔵リチウムイオン電池管理により、XIAO nRF54L15 はスマートウェアラブル、産業用センサー、高度な HMI などのコンパクトで安全かつエネルギー効率的な IoT ソリューションに最適です。

仕様​

項目XIAO nRF54L15XIAO nRF54L15 Sense
MCUArm Cortex-M33 128 MHz
RISC-V コプロセッサ 128 MHz FLPR		Arm Cortex-M33 128 MHz
RISC-V コプロセッサ 128 MHz FLPR
ワイヤレス接続

Bluetooth LE 6.0（Channel Sounding を含む）
NFC
Thread
Zigbee
Matter
Amazon Sidewalk
プロプライエタリ 2.4 GHz プロトコル

Bluetooth LE 6.0（Channel Sounding を含む）
NFC
Thread
Zigbee
Matter
Amazon Sidewalk
プロプライエタリ 2.4 GHz プロトコル

メモリNVM 1.5 MB + RAM256 KBNVM 1.5 MB + RAM256 KB
内蔵センサーN/A6 DOF IMU(LSM6DS3TR-C)
マイクロフォン (MSM261DGT006)
送信電力+8 dBm+8 dBm
受信感度-96 dBm-96 dBm
主要ペリフェラル14ビット ADC、グローバル RTC14ビット ADC、グローバル RTC
電源

USB Type-C インターフェース電源供給
内蔵 PMIC がリチウム電池電源供給をサポート
リチウム電池電力収集をサポート

USB Type-C インターフェース電源供給
内蔵 PMIC がリチウム電池電源供給をサポート
リチウム電池電力収集をサポート

動作温度-40 to 105°C-40 to 105°C
供給電圧範囲3.7 to 5 V3.7 to 5 V
ESB および 2.4 GHz プロプライエタリプロトコル最大 4 Mbps最大 4 Mbps
タンパー検出器YESYES
Bluetooth チャネルサウンディングYESYES

特徴​

  • 強力な CPU: DSP 命令と FPU 浮動小数点演算をサポートする 128 MHz Arm® Cortex®-M33 プロセッサ、32ビット RISC アーキテクチャ、および統合された 128 MHz RISC-V コプロセッサ。
  • 超低消費電力: 優れた超低消費電力設計により、電池寿命を大幅に延長し、高度な電力管理を含みます。
  • マルチモードワイヤレス伝送: 統合された 2.4 GHz マルチプロトコルワイヤレストランシーバーは、Bluetooth Low Energy（Channel Sounding を含む）、802.15.4-2020、Matter、Thread、Zigbee、および 2.4 GHz プロプライエタリモード（最大 4 Mbps）をサポートします。
  • 堅牢なセキュリティ: TrustZone® 分離、タンパー検出、および暗号化エンジン側のチャネルリーク保護を含む高度なセキュリティ機能。
  • 豊富なオンチップリソース: 最大 1.5 MB NVM および 256 KB RAM のスケーラブルメモリ構成により、十分なストレージ容量を提供します。
  • 豊富なインターフェース: 新しいグローバル RTC（System OFF モードで利用可能）、14ビット ADC、および高速シリアルインターフェースを含む包括的なペリフェラルセット。内蔵リチウム電池管理。

ハードウェア概要​

XIAO nRF54L15 前面図解
XIAO nRF54L15 背面図解
XIAO nRF54L15 ピンリスト

nRFConnect SDK の使用​

nRF Connect SDK（NCS）は、Nordic nRF52、nRF53、nRF54、nRF70、および nRF91 シリーズベースのワイヤレスデバイス向けの低消費電力ワイヤレスアプリケーション構築専用に設計された、Nordic Semiconductor の拡張可能で統一されたソフトウェア開発キットです。

NCS は、開発プロセスを簡素化し、市場投入時間を短縮するために設計された、すぐに使えるサンプルアプリケーション、プロトコルスタック、ライブラリ、ハードウェアドライバーの豊富なエコシステムを提供します。そのモジュラーで設定可能な性質により、開発者はメモリ制約のあるデバイス向けにサイズ最適化されたソフトウェアを構築する柔軟性と、より高度で複雑なアプリケーション向けの強力な機能を得ることができます。NCS は GitHub でホストされているオープンソースプロジェクトであり、Visual Studio Code などの統合開発環境に対する優れたサポートを提供します。

VSCode での nRF Connect SDK の使用​

事前に nRF Connect SDK の知識をインストール

このドキュメントでは、Windows 11 コンピューターに nRF Connect SDK 開発環境をインストールする方法を詳しく説明します。以下は、インストールが必要なツールの概要です

ninja --version
  • CMake
cmake --version
  • Zephyr SDK
west --version
  • nRF Connect SDK
  • VSCode nRF Connect プラグイン

コンピュータに事前にインストールされている場合は、以下のコマンドでツールのバージョン番号を確認できます

1
VScode でボードを設定し、書き込みファイルをビルドする

VS Code を開き、プラグインセンターで nRF Connect for VS Code Extension Pack を検索します。このプラグインパックは、nRF Connect に必要な他の VS Code プラグインを自動的にインストールします。


nRF Connect for VS Code 拡張機能により、開発者は人気の Visual Studio Code 統合開発環境（VS Code IDE）を利用して、Nordic の nRF Connect SDK（ソフトウェア開発キット）に基づく組み込みアプリケーションの開発、ビルド、デバッグ、デプロイを行うことができます。この拡張機能には、コンパイラインターフェース、リンカー、完全なビルドシステム、RTOS 対応デバッガー、nRF Connect SDK とのシームレスなインターフェース、デバイスツリー可視化エディター、統合シリアルターミナルなどの便利な開発ツールが含まれています。

VS Code 用 nRF Connect 拡張パッケージには、以下のコンポーネントが含まれています：

  • nRF Connect for VS Code：メイン拡張機能で、ビルドシステムと nRF Connect SDK 間のインターフェース、および nRF Connect SDK バージョンとツールチェーンを管理するインターフェースが含まれています。
  • nRF DeviceTree：デバイスツリー言語サポートとデバイスツリー可視化エディターを提供します。
  • nRF Kconfig：Kconfig 言語サポートを提供します。
  • nRF Terminal：シリアルおよび RTT ターミナル。
  • Microsoft C/C++：IntelliSense の機能を含む C/C++ 言語サポートを追加します。
  • CMake：CMake 言語サポート。
  • GNU Linker Mapping Files：リンカーマッピングファイルのサポート。 拡張機能を通じて、nRF Connect SDK とそのツールチェーンの任意の推奨バージョンをダウンロードできます。完全な nRF Connect for VS Code ドキュメントは https://docs.nordicsemi.com/bundle/nrf-connect-vscode/page/index.html で入手できます。
2
ツールチェーンのインストール

ツールチェーンは、アセンブラー、コンパイラー、リンカー、CMake コンポーネントを含む、nRF Connect SDK アプリケーションをビルドするために連携して動作するツールの集合です。 nRF Connect for VS Code を初めて開くと、ツールチェーンのインストールを求められます。これは通常、拡張機能がコンピュータにインストールされたツールチェーンを検出しない場合に発生します。 Install Toolchain をクリックすると、コンピュータにダウンロードしてインストールできるツールチェーンバージョンのリストが表示されます。使用予定の nRF Connect SDK のバージョンに一致するツールチェーンのバージョンを選択してください。常に nRF Connect SDK の最新のタグ付きバージョンを使用することをお勧めします。

デフォルトでは、nRF Connect for VS Code はツールチェーンの Released タブ（つまり、安定版）のみを表示します。新機能を評価していて Preview タブや他のタイプのタブ（例：Customer Sampling -cs）を使用したい場合は、以下に示すように「Show all toolchain versions」をクリックしてください：

note

ここでの ToolChain は 3.0.1 以上です

3
nRF Connect SDK のインストール

VS Code の nRF Connect 拡張機能で、Manage SDK をクリックします。Manage SDK メニューから、nRF Connect SDK バージョンをインストールまたはアンインストールできます。拡張機能を初めて使用する場合、インターフェースには 2 つのオプションのみが表示されます。

Install SDK をクリックすると、ローカルにダウンロードしてインストールできる利用可能なすべての nRF Connect SDK バージョンがリストされます。プロジェクトの開発に必要な nRF Connect SDK のバージョンを選択してください。

VS Code で SDK フォルダを開いている場合、Manage SDK メニューオプションの代わりに Manage west workspace が表示されます。この問題を解決するには、VS Code で別のウィンドウまたはフォルダを開いてください。

note

ここでの nRF Connect SDK は 3.0.1 以上です

tip

これらのオプションのいずれも表示されない場合は、最新バージョンの nRF Connect for VS Code 拡張パッケージがインストールされていることを確認してください。 nRF Connect SDK は IDE に依存しないことに注意することが重要です。つまり、任意の IDE を選択して使用するか、まったく使用しないかを選択できます。nRF Connect SDK は https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Util (nrfutil) コマンドライン (nrfutil) コマンドラインインターフェース（CLI）を介して利用でき、nRF Connect をダウンロードしてインストールします。ただし、VS Code で nRF Connect for VS Code 拡張機能を使用することを強くお勧めします。これは、便利なグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）と効率的なコマンドラインインターフェース（CLI）を統合するだけでなく、ファームウェア開発を大幅に簡素化する多くの機能も含んでいるためです。他の IDE を nRF Connect SDK と連携するように設定するには、このコースの範囲を超える追加の手動手順が必要です。

4
ユーザープログラムの作成

この演習では、開発ボード上の LED の点滅を制御するために、blinky サンプルに基づいた簡単なアプリケーションを作成します。これは、サポートされているすべての NordicSemiconductor 開発ボード（nRF54、nRF53、nRF52、nRF70、または nRF91 シリーズ）に適用されます。目標は、サンプルをビルドして書き込むために必要なすべてのツールが正しく設定されていることを確認することです。焦点は、「Copy Example」テンプレートを使用してアプリケーションを作成し、ビルドして Nordic チップ開発ボードに書き込む方法を学ぶことです！

  • VS Code で、nRF Connect 拡張機能アイコンをクリックします。Welcome ビューで、Create New Application をクリックします。
  • 検索バーに blinky と入力し、以下に示すように 2 番目の Blinky サンプル（パス zephyr/samples/basic/blinky）を選択します。

Blinky サンプルは、開発ボード上の LED1 を連続的に点滅させます。 最初のアプリケーションは Blinky サンプルに基づきます。Blinky サンプルは nRF Connect SDK の Zephyr モールドブロックから派生しているため、サンプルパスに zephyr という名前が表示されます：zephyr\samples\basic\blinky。

5
XIAO nRF54L15 ボードの追加
ライブラリをダウンロード

開始するには、GitHub リンクからリポジトリをクローンgit clone https://github.com/Seeed-Studio/platform-seeedboards.git して、お好みのローカルフォルダに保存してください。クローンしたら、platform-seeedboards/zephyr/ ディレクトリに移動します。この zephyr フォルダのパスを覚えておいてください；

VS Code で nRF Connect 用にボードを設定するには、以下の手順に従ってください：

  • VS Code を開き、Settings に移動します。

  • 検索ボックスに nRF Connect と入力します。

  • Board Roots設定項目を見つけて、settings.jsonの編集をクリックします。

  • ダウンロードしたXIAO nRF54L15ボードファイルのzephyrパスをboardRoots配列に追加します。

  • アプリケーションビューで、アプリケーション名の下にあるAdd Build Configurationをクリックします。

  • Board targetでXIAO nRF54L15のモデルを選択し、Base configuration filesでデフォルトのprj.configファイルを選択し、最後にGenerate and Buildをクリックしてファイルをビルドします。

6
書き込みプラグインのダウンロード

追加プラグイン：

WindowsではChocolateyパッケージマネージャーを使用してOpenOCDをインストールします。

1.PowerShellを開く（管理者として実行）：

  • Windows検索バーで「PowerShell」と入力します。
  • 「Windows PowerShell」を右クリックして「管理者として実行」を選択します。

2.PowerShell実行ポリシーを確認：

  • Get-ExecutionPolicyと入力してEnterを押します。
  • Get-ExecutionPolicy -Listと入力してEnterを押します。

3.Chocolateyをインストール：

  • 以下のコマンドを貼り付けて実行します：
Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))

このコマンドは現在のPowerShellセッションの実行ポリシーをバイパスしてChocolateyをインストールします。インストール後、PowerShellウィンドウを閉じて再度開いてください（引き続き管理者として実行）。

4.OpenOCDをインストール：

  • 新しいPowerShellウィンドウ（管理者として）で、以下を入力します：
choco install openocd

5.OpenOCDインストールの確認：

  • Get-Command openocdと入力してEnterを押します。

  • インストールが成功した場合、このコマンドはopenocd.exeへのパスを表示します。

7
West Flash書き込みプログラム

  • nRFターミナルを開きます

  • west flashコマンドを入力するだけです。デバイスにフラッシュするには、単純にwest flashコマンドを入力します。赤でハイライトされたパスは、コンパイルされた.elfファイルの場所を示しています。この同じパスを使用して対応する.hexファイルを見つけることができ、これはJ-Linkデバッガーでのプログラミングに適しています。

tip

west flashエラーが発生した場合、VS CodeのCMakeプラグインとの競合があることを意味し、CMakeプラグインを削除する必要があります。

Seeed Studio XIAO nRF54L15 Senseにプログラムを正常に書き込むと、ボード上のユーザーインジケーターが緑色に点滅し続けるのを確認できます。同じ効果が得られた場合、正常に動作していることを意味します！🎊

8
Blinkyプログラムの説明
/*
 * Copyright (c) 2016 Intel Corporation
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 */

#include <stdio.h>
#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/drivers/gpio.h>

/* 1000 msec = 1 sec */
#define SLEEP_TIME_MS   1000

/* The devicetree node identifier for the "led0" alias. */
#define LED0_NODE DT_ALIAS(led0)

/*
 * A build error on this line means your board is unsupported.
 * See the sample documentation for information on how to fix this.
 */
static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios);

int main(void)
{
int ret;
bool led_state = true;

if (!gpio_is_ready_dt(&led)) {
  return 0;
}

ret = gpio_pin_configure_dt(&led, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
if (ret < 0) {
  return 0;
}

while (1) {
  ret = gpio_pin_toggle_dt(&led);
  if (ret < 0) {
    return 0;
  }

  led_state = !led_state;
  printf("LED state: %s\n", led_state ? "ON" : "OFF");
  k_msleep(SLEEP_TIME_MS);
}
return 0;
}

LEDデバイス定義：

  • #define LED0_NODE DT_ALIAS(led0)：「led0」エイリアスのデバイスツリーノード識別子を取得し、LEDへのハードウェア非依存の参照を可能にします。
  • static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios)：デバイスツリーノードを使用してGPIO仕様構造体（led）を作成し、LEDのハードウェア詳細（ピン、ポート）を含みます。ここでビルドエラーが発生した場合、サポートされていないハードウェアを示します。

main()関数の初期化：

  • 変数設定：

    • int ret：関数の戻り値を格納して操作の成功を確認します。
    • bool led_state = true：LED状態を追跡します（「ON」に初期化）。

  • GPIO準備確認：

    • if (!gpio_is_ready_dt(&led)) { return 0; }：LEDのGPIOハードウェアが準備完了かを確認します（例：ドライバーがロードされているか）。準備ができていない場合は終了します。

  • GPIO設定：

    • ret = gpio_pin_configure_dt(&led, GPIO_OUTPUT_ACTIVE)：LEDのGPIOピンをアクティブハイ出力として設定します。
    • 失敗時（ret < 0）は無効な操作を防ぐために終了します。

メインループ： 無限のwhile (1)ループで実行され、LEDを定期的に切り替えます：

  • LED状態の切り替え：

    • ret = gpio_pin_toggle_dt(&led)：LEDのGPIO出力を反転します（ON ↔ OFF）。失敗時は終了します。

  • 状態追跡の更新：

    • led_state = !led_state：ソフトウェア状態フラグをハードウェア状態と同期します。

  • ログと遅延：

    • printf("LED state: %s\n", led_state ? "ON" : "OFF")：シリアル出力を通じて現在のLED状態を印刷します。
    • k_msleep(SLEEP_TIME_MS)：ZephyrのRTOS遅延関数を使用して1000ms（1秒）一時停止し、点滅頻度を制御します。
9
nRF Connect SDK内部の詳細解説

nRF Connect SDKの内部原理をより深く理解したい場合は、以下のコースを参照してください：

工場出荷時設定の復元​

XIAO nRF54L15ボード用に、不良状態からボードを回復するための工場リセットスクリプトが提供されています（例：内部NVM書き込み保護によりアップロードできない場合）。このスクリプトはフラッシュの一括消去を実行し、工場出荷時ファームウェアをプログラムします。

工場リセット

場所 スクリプトはscripts/factory_reset/ディレクトリにあります。 使用方法 スクリプトは必要なツールをインストールするためのローカルPython仮想環境を自動的に作成・管理するため、そのまま実行できます。

Window​

  • Windows用：scripts/factory_resetディレクトリに移動して実行：
.\factory_reset.bat

Linux-MacOS​

  • LinuxとmacOS用：scripts/factory_resetディレクトリに移動して実行：
bash factory_reset.sh

ワイヤレス切り替えモード​

この例では、Seeed Studio XIAO nRF54L15のRFスイッチを制御してオンボード間を切り替える方法を示します

::: 以下の例はPlatformIOとnRF Connect SDKの両方で動作します。PlatformIOでは直接使用でき、SDKでは手動でファイルを追加する必要があります。このリンクを参照してください :::

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

外部アンテナ

ライブラリをダウンロード

  • セラミックアンテナと外部アンテナ。

  • ユーザーボタン（SW0）を押してセラミックアンテナと外部アンテナを切り替えます。

  • ユーザーLEDが現在のアンテナ選択を示します（外部アンテナの場合はLED ON、セラミックアンテナの場合はLED OFF）。

  • 起動時のデフォルトアンテナはprj.confで設定できます。

/*
 * Copyright (c) 2024 Seeed Technology Co.,Ltd
 *
 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
 */

#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
#include <zephyr/logging/log.h>
#include <zephyr/devicetree.h>

LOG_MODULE_REGISTER(app, CONFIG_LOG_DEFAULT_LEVEL);

/* Devicetree node identifiers */
#define RFSW_REGULATOR_NODE DT_NODELABEL(rfsw_ctl)
#define SW0_NODE            DT_ALIAS(sw0)
#define LED0_NODE           DT_ALIAS(led0)

/* State variables */
static uint8_t onoff_flag = 0;
#ifdef CONFIG_DEFAULT_ANTENNA_EXTERNAL
static bool is_external_antenna = true;
#else
static bool is_external_antenna = false;
#endif

/* GPIO device specs */
/* Manually build gpio_dt_spec for rfsw_ctl */
static const struct gpio_dt_spec rfsw_gpio = {
	.port = DEVICE_DT_GET(DT_GPIO_CTLR(RFSW_REGULATOR_NODE, enable_gpios)),
	.pin = DT_GPIO_PIN(RFSW_REGULATOR_NODE, enable_gpios),
	.dt_flags = DT_GPIO_FLAGS(RFSW_REGULATOR_NODE, enable_gpios),
};
static const struct gpio_dt_spec button = GPIO_DT_SPEC_GET(SW0_NODE, gpios);
static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios);

/* Button callback data */
static struct gpio_callback button_cb_data;

/* Forward declarations */
void button_pressed(const struct device *dev, struct gpio_callback *cb, uint32_t pins);
void update_antenna_switch(void);

/* Function to update antenna switch and LED */
void update_antenna_switch(void)
{
    int ret;
    is_external_antenna = !is_external_antenna;

    if (is_external_antenna) {
        /* Switch to external antenna */
        LOG_INF("Switching to External Antenna");

        // To get a physical high level (Inactive state), we need to set the logic to '0'
        ret = gpio_pin_set_dt(&rfsw_gpio, 0); 
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error setting rfsw-ctl to physical HIGH: %d\n", ret);
        }

        // Turn on the LED (set 0 for on)
        ret = gpio_pin_set_dt(&led, 0); 
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error turning on LED: %d\n", ret);
        }

    } else {
        /* Switch back to ceramic antenna */
        LOG_INF("Switching to Ceramic Antenna");

        // To get a physical low level (Active state), we need to set the logic to '1'
        ret = gpio_pin_set_dt(&rfsw_gpio, 1); 
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error setting rfsw-ctl to physical LOW: %d\n", ret);
        }

        // Turn off the LED (set 1 for off)
        ret = gpio_pin_set_dt(&led, 1);
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error turning off LED: %d\n", ret);
        }
    }
}

/* Button pressed callback function */
void button_pressed(const struct device *dev, struct gpio_callback *cb,
                    uint32_t pins)
{
    update_antenna_switch();
}

int main(void)
{
    int ret;

    /* Check if GPIO devices are ready */
    if (!gpio_is_ready_dt(&rfsw_gpio)) {
        LOG_ERR("RF switch control GPIO not ready\n");
        return -1;
    }
    if (!gpio_is_ready_dt(&button)) {
        LOG_ERR("Button GPIO not ready\n");
        return -1;
    }
    if (!gpio_is_ready_dt(&led)) {
        LOG_ERR("LED GPIO not ready\n");
        return -1;
    }

    /* Configure GPIO pins */
    ret = gpio_pin_configure_dt(&rfsw_gpio, GPIO_OUTPUT);
    if (ret < 0) {
        LOG_ERR("Error configuring rfsw-ctl: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* Configure LED as output, default off */
    ret = gpio_pin_configure_dt(&led, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
    if (ret < 0) {
        LOG_ERR("Error configuring LED: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* Set initial LED state based on antenna selection */
    if (is_external_antenna) {
        // External antenna
        LOG_INF("Initial state: External Antenna");
        ret = gpio_pin_set_dt(&rfsw_gpio, 0);
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error setting rfsw-ctl to physical HIGH: %d\n", ret);
        }
        ret = gpio_pin_set_dt(&led, 0);  // Turn on LED
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error turning on LED: %d\n", ret);
        }
    } else {
        // Ceramic antenna
        LOG_INF("Initial state: Ceramic Antenna");
        ret = gpio_pin_set_dt(&rfsw_gpio, 1);
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error setting rfsw-ctl to physical LOW: %d\n", ret);
        }
        ret = gpio_pin_set_dt(&led, 1);  // Turn off LED
        if (ret < 0) {
            LOG_ERR("Error turning off LED: %d\n", ret);
        }
    }

    /* Configure button as input */
    ret = gpio_pin_configure_dt(&button, GPIO_INPUT);
    if (ret < 0) {
        LOG_ERR("Error configuring button: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* Configure button interrupt */
    ret = gpio_pin_interrupt_configure_dt(&button, GPIO_INT_EDGE_TO_ACTIVE);
    if (ret < 0) {
        LOG_ERR("Error configuring button interrupt: %d\n", ret);
        return ret;
    }

    /* Initialize button callback */
    gpio_init_callback(&button_cb_data, button_pressed, BIT(button.pin));
    gpio_add_callback(button.port, &button_cb_data);

    LOG_INF("Antenna switch example started. Press SW0 to switch.\n");
    return 0;
}
tip

外部アンテナまたは内部アンテナを切り替えたい場合は、zephyr/prj.confファイルを変更する必要があります。 外部アンテナを有効にするには、# CONFIG_DEFAULT_ANTENNA_EXTERNAL=yのコメントアウトを解除してください。内部アンテナを使用する場合は、その行をコメントアウトしてください。

CONFIG_GPIO=y
CONFIG_SERIAL=y
CONFIG_LOG=y
CONFIG_CONSOLE=y
CONFIG_UART_CONSOLE=y
CONFIG_SHELL_BACKEND_SERIAL=y
CONFIG_SHELL_BACKEND_DUMMY=n
CONFIG_PM_DEVICE=y
CONFIG_NRFX_POWER=y
CONFIG_POWEROFF=y

CONFIG_BT=y
CONFIG_BT_PERIPHERAL=y
CONFIG_BT_DEVICE_NAME="zephyr-ble"

# Enable this option to default to external antenna
# CONFIG_DEFAULT_ANTENNA_EXTERNAL=y

プログラムを書き込むためのJ-Linkピンへのアクセス​

JLinkをプログラミングに使用したい場合は、以下の手順に従ってください。ただし、Seeed Studio XIAO nRF54L15ボードに内蔵されているシリアルポートをプログラミングに使用することをお勧めします。これははるかに便利です。

必要なハードウェア

tip

nRF54L15モデルボードのサポートを得るには、J-Linkの最新バージョンをダウンロードする必要があります。

必要なソフトウェア

ウェブサイトからSeggerソフトウェアをダウンロードする必要があります。

  • ステップ1. Jlinkを使用して以下のピンを接続します：

pir

  • ステップ2. J-Flashを起動してnRF54L15_M33を検索し、新しいプロジェクトを作成します：

pir

  • ステップ3. "Target"をクリックして、"Connect"を選択します。

pir

  • ステップ4. binまたはhexファイルをソフトウェアにドラッグします。その後、F4とF5をその順序で押します。再フラッシュが完了します。

pir

バッテリー駆動ボード​

XIAO nRF54L15には内蔵の電源管理チップがあり、バッテリーを使用してXIAO nRF54L15を独立して電源供給したり、XIAO nRF54L15のUSBポートを通じてバッテリーを充電したりできます。

XIAOにバッテリーを接続したい場合は、認定された充電式3.7Vリチウムバッテリーの購入をお勧めします。バッテリーをはんだ付けする際は、正極と負極の端子を区別するよう注意してください。

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

バッテリー接続回路図

バッテリーの使用に関する注意事項：

  1. 仕様に適合する認定されたバッテリーを使用してください。
  2. バッテリー使用中でも、XIAO をデータケーブルでコンピューターデバイスに接続できます。XIAO には回路保護チップが内蔵されているため、安全です。
  3. XIAO nRF54L15 はバッテリー駆動時には LED が点灯しません（特定のプログラムを書いていない限り）。LED の状態で XIAO nRF54L15 が動作しているかどうかを判断せず、プログラムによって合理的に判断してください。

同時に、バッテリー充電用の赤色インジケーターライトを設計しており、インジケーターライトの表示を通じて充電中のバッテリーの現在の状態をユーザーに知らせます。

caution

はんだ付け時に正極と負極を短絡させてバッテリーや機器を焼損させないよう注意してください。

バッテリー電圧検出​

tip

プログラムをフラッシュした後、3.7V リチウムバッテリーのみで電源供給した際に XIAO nRF54L15 の起動に失敗する状況に遭遇した場合は、以下の解決策を参照してください。

現在のハードウェアバージョン（v1.0）では、ベンチデバッグ（USB 接続、UART 有効）とバッテリー展開（スタンドアロン、UART 無効）を簡単に切り替えるために、2つのビルド構成を管理することをお勧めします。

シナリオ A：USB ベンチデバッグ

使用時期： コードを書いて、ファームウェアをフラッシュし、USB シリアルポート経由でログを表示する必要がある場合。

設定（prj_uart.conf）： プロジェクトディレクトリに prj_uart.conf という名前の新しいファイルを作成します。このオーバーレイファイルは、デバッグ目的で一時的に UART を再有効化します。

# Enable UART for USB debugging
CONFIG_SERIAL=y
CONFIG_UART_CONSOLE=y
# Optional: Keep RTT enabled as a secondary logging backend
CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y
CONFIG_RTT_CONSOLE=y
CONFIG_LOG_BACKEND_RTT=y
CONFIG_LOG_BACKEND_UART=y

ビルド方法： プロジェクトをビルドする際にオーバーレイ設定引数を追加します。

# Build with UART enabled for USB debugging
west build -p always -d build_uart -b xiao_nrf54l15/nrf54l15/cpuapp . -DOVERLAY_CONFIG="prj_uart.conf"

シナリオ B：バッテリー展開（デフォルト）

使用時期： デバッグが完了し、バッテリーパッドのみでボードに電源供給する予定の場合。

設定（prj.conf）： メインの prj.conf ファイルを変更して、デフォルトで UART を無効にします。これにより、バッテリー駆動時にボードが正しく起動できるようになります。

# Disable UART to ensure successful boot on battery
CONFIG_SERIAL=n
CONFIG_UART_CONSOLE=n
# Use RTT for low-power logging (requires J-Link)
CONFIG_USE_SEGGER_RTT=y
CONFIG_RTT_CONSOLE=y
CONFIG_LOG=y
CONFIG_LOG_BACKEND_RTT=y

ビルド方法： オーバーレイ引数なしで通常通りビルドします。

# Build default firmware (Battery Safe)
west build -p always -d build_batt -b xiao_nrf54l15/nrf54l15/cpuapp .

まとめ

  • USB 経由で接続 prj_uart.conf オーバーレイを使用してシリアルモニターを有効にします。
  • バッテリーで動作 デフォルトの prj.conf を使用してデバイスが問題なく起動するようにします。

XIAO nRF54L15 は、TPS22916CYFPR ロードスイッチを使用してバッテリー電力測定を効率的に管理することを中心としたバッテリー電圧検出機能を統合しています。このガイドでは、バッテリー検出のソフトウェア実装の分析**（特に main.c コード）**に焦点を当て、Zephyr NCS SDK の複雑さを避けて、PlatformIO 環境でこの機能を簡単に展開・使用する方法を案内します。

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

バッテリー検出回路図

TPS22916CYFPR チップの機能：

  • オンデマンドでバッテリー電圧のオン・オフを制御するインテリジェント電源スイッチです。バッテリー電圧を測定する必要がある場合はオンになり、バッテリーを分圧回路に接続します。測定する必要がない場合はオフになり、接続を切断します。

  • この機能は何に役立つのでしょうか？ このオンデマンドスイッチング機構により、チップは不要な電流消費を大幅に削減し、バッテリー寿命を効果的に延長します。後続の分圧回路と nRF54L15 の ADC（アナログ-デジタル変換器）と組み合わせることで、XIAO nRF54L15 はバッテリーの残量を正確に監視でき、IoT デバイスなどのバッテリー駆動・低消費電力アプリケーションに重要な範囲最適化を提供します。

note

以下のサンプルコードは PlatformIO 用に設計されていますが、nRF Connect SDK とも互換性があります。

PlatformIO での XIAO nRF54L15 の使用 PlatformIO で XIAO nRF54L15 を使用したい場合は、このチュートリアルを参照して設定してください：XIAO nRF54L15 PlatformIO 設定。

ライブラリをダウンロード

オーバーレイの追加と conf ファイルの変更​

nRF Connect SDK でこのバッテリールーチンを使用したい場合は、app.overlay を追加し、prj.conf ファイルを変更する必要があります。

  • プロジェクトディレクトリの下に app.overlay という名前の新しいファイルを作成します。次に、以下のコードを貼り付け、最後に Ctrl + S を押して保存します。

    • オーバーレイファイルはハードウェア記述層を拡張し、デバイスツリーを通じて物理的なハードウェア接続をカスタマイズします。コードロジックを変更するのではなく、実際のハードウェアの詳細を宣言して、ドライバーが物理デバイスを正しく初期化できるようにします。

app.overlay コード
/ {
/*
  * @brief Device Tree Overlay for XIAO nRF54L15
  *
  * This file customizes the base board device tree to configure
  * peripherals for a specific application, including:
  * - User-defined ADC channels
  * - PWM-controlled LED
  * - Buttons and a relay
  * - E-paper display (UC8179) via SPI
  * - OLED display (SSD1306) via I2C
  *
  * To switch between the two displays, simply uncomment one and comment
  * out the other in the "chosen" node below.
  */

/************************************************************
  * Aliases for easy access to devices in application code
  ************************************************************/
aliases {
  pwm-led = &pwm0_led0;
  sw1 = &xiao_button0;
  relay0 = &xiao_relay0;
};

/************************************************************
  * Display selection (choose one if multiple)
  ************************************************************/
chosen {
  zephyr,display = &uc8179_7inch5_epaper_gdew075t7;
  zephyr,display = &ssd1306_128x64;
};

/************************************************************
  * PWM LED, Button, and Relay configuration
  ************************************************************/
pwm_leds {
  compatible = "pwm-leds";
  pwm0_led0: my_pwm_led {
    // PWM channel 0 on PWM instance 20
    // PWM_MSEC(20) sets a period of 20ms
    pwms = <&pwm20 0 PWM_MSEC(20) PWM_POLARITY_NORMAL>;
    status = "okay";
  };
};

buttons {
  compatible = "gpio-keys";
  xiao_button0: button_0 {
    // Connect to the XIAO nRF54L15 pin D1
    // GPIO_PULL_UP ensures the pin is high when the button is not pressed
    // GPIO_ACTIVE_LOW means the button press drives the pin low
    gpios = <&xiao_d 1 (GPIO_PULL_UP | GPIO_ACTIVE_LOW)>;
    zephyr,code = <INPUT_KEY_0>;
  };
};

relay {
  compatible = "gpio-leds";
  xiao_relay0: relay_0 {
    // Connect to the XIAO nRF54L15 pin D0
    gpios = <&xiao_d 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
  };
};

/************************************************************
  * Local nodes that don't modify existing ones
  ************************************************************/
zephyr,user {
  io-channels = <&adc 0>, <&adc 1>, <&adc 2>, <&adc 3>,
          <&adc 4>, <&adc 5>, <&adc 6>, <&adc 7>;
};

// MIPI-DBI SPI interface for the E-paper display
mipi_dbi_xiao_epaper {
  compatible = "zephyr,mipi-dbi-spi";
  spi-dev = <&xiao_spi>;
  // D3 pin for Data/Command control
  dc-gpios = <&xiao_d 3 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
  // D0 pin for Reset
  reset-gpios = <&xiao_d 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  write-only;
  #address-cells = <1>;
  #size-cells = <0>;

  uc8179_7inch5_epaper_gdew075t7: uc8179@0 {
    compatible = "gooddisplay,gdew075t7", "ultrachip,uc8179";
    // Max SPI frequency for the display
    mipi-max-frequency = <4000000>;
    reg = <0>;
    width = <800>;
    height = <480>;
    // D2 pin for Busy signal from the display
    busy-gpios = <&xiao_d 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    softstart = [17 17 17 17];
    full {
      pwr = [07 07 3f 3f];
      cdi = <07>;
      tcon = <0x22>;
    };
  };
};
};

/************************************************************
* Device fragments (modifying nodes from the base board DTS)
************************************************************/
// PWM instance 20
&pwm20 {
status = "okay";
pinctrl-0 = <&pwm20_default>;
pinctrl-1 = <&pwm20_sleep>;
pinctrl-names = "default", "sleep";
};

// GPIO pin control
&pinctrl {
pwm20_default: pwm20_default {
  group1 {
    // Configure PWM channel 0 on P1.04 pin (Pin D0)
    psels = <NRF_PSEL(PWM_OUT0, 1, 4)>;
  };
};

pwm20_sleep: pwm20_sleep {
  group1 {
    psels = <NRF_PSEL(PWM_OUT0, 1, 4)>;
    low-power-enable;
  };
};
};

// PDM instance 20 for DMIC
dmic_dev: &pdm20 {
status = "okay";
};

// Power configuration
&pdm_imu_pwr {
/delete-property/ regulator-boot-on;
};

// UART instance 20
&uart20 {
current-speed = <921600>;
};

// SPI peripheral
&xiao_spi {
status = "okay";
// D1 pin for Chip Select
cs-gpios = <&xiao_d 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};

// I2C peripheral
&xiao_i2c {
status = "okay";
zephyr,concat-buf-size = <2048>;

ssd1306_128x64: ssd1306@3c {
  compatible = "solomon,ssd1306fb";
  reg = <0x3c>;
  width = <128>;
  height = <64>;
  segment-offset = <0>;
  page-offset = <0>;
  display-offset = <0>;
  multiplex-ratio = <63>;
  segment-remap;
  com-invdir;
  prechargep = <0x22>;
};
};

  • prj.confファイルに以下の内容を追加します

    • prj.confはZephyrプロジェクトの中核設定ファイルです。コンパイル時のソフトウェア機能選択のためにKconfigシステムによって管理されます。どのドライバー（ADC、ディスプレイ、Bluetoothなど）、ミドルウェア（LVGLなど）、システムサービス（ログ、メモリ管理など）をファームウェアに含めるかを決定し、それらの動作パラメータ（ログレベル、ヒープサイズなど）を設定します。最後にCtrl + Sを押して保存してください。

prj.confコード
# =========================================================
# Basic system configuration
# =========================================================
CONFIG_GPIO=y
CONFIG_I2C=y
CONFIG_ADC=y
CONFIG_ADC_ASYNC=y
CONFIG_PWM=y
CONFIG_SENSOR=y
CONFIG_INPUT=y

# =========================================================
# Power management
# =========================================================
CONFIG_PM_DEVICE=y
CONFIG_NRFX_POWER=y
CONFIG_POWEROFF=y
CONFIG_HWINFO=y
CONFIG_CRC=y

# =========================================================
# Serial port and console configuration
# =========================================================
CONFIG_SERIAL=y
CONFIG_CONSOLE=y
CONFIG_STDOUT_CONSOLE=y
CONFIG_UART_CONSOLE=y
CONFIG_UART_ASYNC_API=y
CONFIG_UART_INTERRUPT_DRIVEN=y
CONFIG_UART_NRFX_UARTE_ENHANCED_RX=y
CONFIG_CBPRINTF_FP_SUPPORT=y

# =========================================================
# Log and Debugging
# =========================================================
CONFIG_LOG=y
CONFIG_LOG_PRINTK=y
CONFIG_LOG_MODE_IMMEDIATE=y
CONFIG_LOG_DEFAULT_LEVEL=3
CONFIG_PWM_LOG_LEVEL_DBG=y
CONFIG_PRINTK=y

# =========================================================
#  Memory and Stack
# =========================================================
CONFIG_MAIN_STACK_SIZE=4096
CONFIG_HEAP_MEM_POOL_SIZE=16384
CONFIG_NEWLIB_LIBC=y
CONFIG_NEWLIB_LIBC_FLOAT_PRINTF=y

# =========================================================
# Bluetooth configuration
# =========================================================
CONFIG_BT=y
CONFIG_BT_PERIPHERAL=y
CONFIG_BT_DEVICE_NAME="zephyr-ble"

# =========================================================
# Audio configuration
# =========================================================
CONFIG_AUDIO=y
CONFIG_AUDIO_DMIC=y

# =========================================================
# Display and Graphics
# =========================================================
CONFIG_DISPLAY=y
CONFIG_MIPI_DBI_SPI=y
CONFIG_SSD1306=y
CONFIG_CHARACTER_FRAMEBUFFER=y

# LVGL Graphics Library
CONFIG_LVGL=y
CONFIG_LV_Z_MEM_POOL_SIZE=49152
CONFIG_LV_Z_SHELL=y
CONFIG_LV_USE_MONKEY=y
CONFIG_LV_USE_LABEL=y
CONFIG_LV_COLOR_DEPTH_1=y
CONFIG_LV_FONT_MONTSERRAT_12=y
CONFIG_LV_FONT_MONTSERRAT_14=y
CONFIG_LV_FONT_MONTSERRAT_16=y
CONFIG_LV_FONT_MONTSERRAT_18=y
CONFIG_LV_FONT_MONTSERRAT_24=y
CONFIG_LV_USE_FONT_COMPRESSED=y

# =========================================================
# Shell configuration
# =========================================================
CONFIG_SHELL=y
CONFIG_SHELL_BACKEND_DUMMY=y

コアコード​

#include <inttypes.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/devicetree.h>
#include <zephyr/drivers/regulator.h>
#include <zephyr/drivers/adc.h>
#include <zephyr/kernel.h>


#if !DT_NODE_EXISTS(DT_PATH(zephyr_user)) || \
 !DT_NODE_HAS_PROP(DT_PATH(zephyr_user), io_channels)
#error "No suitable devicetree overlay specified"
#endif

#define DT_SPEC_AND_COMMA(node_id, prop, idx) \
 ADC_DT_SPEC_GET_BY_IDX(node_id, idx),

/* Data of ADC io-channels specified in devicetree. */
static const struct adc_dt_spec adc_channels[] = {
 DT_FOREACH_PROP_ELEM(DT_PATH(zephyr_user), io_channels,
       DT_SPEC_AND_COMMA)};

static const struct device *const vbat_reg = DEVICE_DT_GET(DT_NODELABEL(vbat_pwr));

int main(void)
{
 int err;
 uint16_t buf;
 int32_t val_mv;
 struct adc_sequence sequence = {
  .buffer = &buf,
  /* buffer size in bytes, not number of samples */
  .buffer_size = sizeof(buf),
 };

 regulator_enable(vbat_reg);
 k_sleep(K_MSEC(100));

 /* Configure channels individually prior to sampling. */
 if (!adc_is_ready_dt(&adc_channels[7]))
 {
  printf("ADC controller device %s not ready\n", adc_channels[7].dev->name);
  return 0;
 }

 err = adc_channel_setup_dt(&adc_channels[7]);
 if (err < 0)
 {
  printf("Could not setup channel #7 (%d)\n", err);
  return 0;
 }

 (void)adc_sequence_init_dt(&adc_channels[7], &sequence);

 err = adc_read_dt(&adc_channels[7], &sequence);
 if (err < 0)
 {
  printf("Could not read (%d)\n", err);
  return 0;
 }

 /*
  * If using differential mode, the 16 bit value
  * in the ADC sample buffer should be a signed 2's
  * complement value.
  */
 if (adc_channels[7].channel_cfg.differential)
 {
  val_mv = (int32_t)((int16_t)buf);
 }
 else
 {
  val_mv = (int32_t)buf;
 }
 err = adc_raw_to_millivolts_dt(&adc_channels[7],
           &val_mv);
 /* conversion to mV may not be supported, skip if not */
 if (err < 0)
 {
  printf(" value in mV not available\n");
 }
 else
 {
  printf("bat vol = %" PRId32 " mV\n", val_mv * 2);
 }

 regulator_disable(vbat_reg);
 return 0;
}

リソース​

Seeed Studio XIAO nRF54L15​

Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense​

技術サポート & 製品ディスカッション​

弊社製品をお選びいただき、ありがとうございます！弊社では、お客様の製品体験を可能な限りスムーズにするため、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、複数のコミュニケーションチャンネルをご用意しています。

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