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Introdução ao Seeed Studio XIAO nRF54L15(Sense)

Seeed Studio XIAO nRF54L15Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense
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Introdução​

O Seeed Studio XIAO nRF54L15 é uma placa de desenvolvimento compacta e de alto desempenho que apresenta o avançado chip Nordic nRF54L15. Este SoC de próxima geração integra um rádio multiprotocolo de 2,4 GHz de ultrabaixo consumo com um MCU contendo um processador Arm® Cortex®-M33 de 128 MHz e um coprocessador RISC-V de 128 MHz. Ele oferece memória escalável de até 1,5 MB de NVM e 256 KB de RAM, e um design interno de ultrabaixo consumo que estende significativamente a vida útil da bateria. Seu poderoso rádio oferece suporte a Bluetooth® 6.0 (incluindo Channel Sounding), Matter, Thread, Zigbee e modos proprietários de alta taxa de transferência em 2,4 GHz de até 4 Mbps. A placa inclui um conjunto abrangente de periféricos, um coprocessador RISC-V de 128 MHz integrado e recursos avançados de segurança, como isolamento TrustZone® e proteção do mecanismo criptográfico. Com gerenciamento de bateria de íon de lítio integrado, o XIAO nRF54L15 é ideal para soluções IoT compactas, seguras e energeticamente eficientes, como wearables inteligentes, sensores industriais e HMIs avançadas.

Especificações​

ItemXIAO nRF54L15XIAO nRF54L15 Sense
MCUArm Cortex-M33 128 MHz
RISC-V coprocessor 128 MHz FLPR		Arm Cortex-M33 128 MHz
RISC-V coprocessor 128 MHz FLPR
Conectividade sem fio

Bluetooth LE 6.0（include Channel Sounding）
NFC
Thread
Zigbee
Matter
Amazon Sidewalk
Protocolos proprietários de 2,4 GHz

Bluetooth LE 6.0（include Channel Sounding）
NFC
Thread
Zigbee
Matter
Amazon Sidewalk
Protocolos proprietários de 2,4 GHz

MemóriaNVM 1,5 MB + RAM 256 KBNVM 1,5 MB + RAM 256 KB
Sensor integradoN/AIMU de 6 DOF (LSM6DS3TR-C)
Microfone (MSM261DGT006)
Potência de TX+8 dBm+8 dBm
Sensibilidade de RX-96 dBm-96 dBm
Periféricos em destaqueADC de 14 bits, Global RTCADC de 14 bits, Global RTC
Alimentação

Fonte de alimentação pela interface USB Type-C
PMIC interno com suporte a alimentação por bateria de lítio
Suporta coleta de energia da bateria de lítio

Fonte de alimentação pela interface USB Type-C
PMIC interno com suporte a alimentação por bateria de lítio
Suporta coleta de energia da bateria de lítio

Temperatura de operação-40 a 105°C-40 a 105°C
Faixa de tensão de alimentação3,7 a 5 V3,7 a 5 V
ESB e protocolos proprietários de 2,4 GHzaté 4 Mbpsaté 4 Mbps
Detectores de violação (tamper)SIMSIM
Bluetooth channel soundingSIMSIM

Recursos​

  • CPU poderosa: processador Arm® Cortex®-M33 de 128 MHz com suporte a instruções DSP e operações de ponto flutuante FPU, arquitetura RISC de 32 bits e coprocessador RISC-V integrado de 128 MHz.
  • Ultrabaixo consumo de energia: projetado para consumo de energia ultrabaixo superior, estende significativamente a vida útil da bateria e inclui gerenciamento avançado de energia.
  • Transmissão sem fio multimodo: transceptor sem fio multiprotocolo de 2,4 GHz integrado com suporte a Bluetooth Low Energy (incluindo Channel Sounding), 802.15.4-2020, Matter, Thread, Zigbee e modos proprietários de 2,4 GHz (até 4 Mbps).
  • Segurança robusta: recursos avançados de segurança, incluindo isolamento TrustZone®, detecção de violação (tamper) e proteção contra vazamento de canal no lado do mecanismo de criptografia.
  • Ricos recursos on-chip: configurações de memória escaláveis de até 1,5 MB de NVM e 256 KB de RAM fornecem amplo espaço de armazenamento.
  • Interfaces ricas: conjunto abrangente de periféricos, incluindo o novo Global RTC (disponível no modo System OFF), ADC de 14 bits e interfaces seriais de alta velocidade. Gerenciamento de bateria de lítio integrado.

Visão geral de hardware​

Diagrama de indicação frontal do XIAO nRF54L15
Diagrama de indicação traseira do XIAO nRF54L15
Lista de pinos do XIAO nRF54L15

Mapa de pinos​

Pino XIAOFunçãoPino do chipDescrição
5VVBUSEntrada/Saída de alimentação
GND
3V33V3_OUTSaída de alimentação
D0AnalógicoP1.04GPIO, ADC
D1AnalógicoP1.05GPIO, ADC
D2AnalógicoP1.06GPIO, ADC
D3AnalógicoP1.07GPIO, ADC
D4SDA-0P1.10GPIO, I2C Dados
D5SCL-0P1.11GPIO, I2C Clock
D6TXP2.08GPIO, UART Transmit
D7RXP2.07GPIO, UART Receive
D8SPI_SCKP2.01GPIO, SPI Clock
D9SPI_MISOP2.04GPIO, SPI Dados
D10SPI_MOSIP2.02GPIO, SPI Dados
D11SCL-1P0.03GPIO, I2C
D12SDA-1P0.04GPIO,I2C
D13GPIOP2.10GPIO
D14GPIOP2.09GPIO
D15GPIOP2.06GPIO
nRF54L15_SWCLKSWDCLKJTAG
nRF54L15_SWD-IOSWDIOJTAG
nRF54L15_RSTRSTJTAG
SAMD11_SWCLKPA30JTAG
SAMD11_SWDIOPA31JTAG
SAMD11_RSTRST2JTAG
NFC1P1.02NRF
NFC2P1.03NRF
ResetnRF54_RESETEN
USER KEYP0.00Tecla do usuário
RF Switch Port SelectP2.05Alternar antena onboard
RF Switch PowerP2.03Alimentação
AIN7_VBATP1.14Ler o valor de tensão da BAT
CHARGE_LEDcharge_LEDCHG-LED_Red
USER_LEDP2.00Luz do usuário

Uso do nRFConnect SDK​

O nRF Connect SDK (NCS) é um kit de desenvolvimento de software extensível e unificado da Nordic Semiconductor, projetado especificamente para a criação de aplicações sem fio de baixo consumo para dispositivos sem fio baseados nas séries Nordic nRF52, nRF53, nRF54, nRF70 e nRF91.

O NCS fornece um rico ecossistema de aplicações de exemplo prontas para uso, pilhas de protocolo, bibliotecas e drivers de hardware projetados para simplificar o processo de desenvolvimento e acelerar o tempo de lançamento no mercado. Sua natureza modular e configurável oferece aos desenvolvedores a flexibilidade de criar software otimizado em tamanho para dispositivos com restrição de memória, bem como funcionalidades poderosas para aplicações mais avançadas e complexas. O NCS é um projeto de código aberto hospedado no GitHub e oferece excelente suporte para ambientes de desenvolvimento integrados, como o Visual Studio Code.

Usando o nRF Connect SDK no VSCode​

Instalar previamente o conhecimento sobre nRF Connect SDK

Este documento detalha como instalar o ambiente de desenvolvimento do nRF Connect SDK em um computador com Windows 11. A seguir está uma visão geral das ferramentas que precisam ser instaladas

ninja --version
  • CMake
cmake --version
  • Zephyr SDK
west --version
  • nRF Connect SDK
  • Plugin nRF Connect para VSCode

Se você já o tiver pré-instalado em seu computador, poderá verificar o número da versão da sua ferramenta seguindo o comando abaixo

1
O VScode configura a placa e compila o arquivo de gravação

Abra o VS Code e pesquise por nRF Connect for VS Code Extension Pack no Centro de Plugins. Este pacote de plugins instalará automaticamente outros plugins do VS Code necessários para o nRF Connect.


A extensão nRF Connect for VS Code permite que os desenvolvedores utilizem o popular Ambiente de Desenvolvimento Integrado Visual Studio Code (VS Code IDE) para desenvolver, compilar, depurar e implantar aplicações embarcadas baseadas no nRF Connect SDK (Software Development Kit) da Nordic. A extensão inclui ferramentas de desenvolvimento úteis, como uma interface de compilador, vinculador, sistema de compilação completo, depurador habilitado para RTOS, interface perfeita com o nRF Connect SDK, editor de visualização de device tree e um terminal serial integrado.

O pacote de extensões nRF Connect para VS Code inclui os seguintes componentes:

  • nRF Connect for VS Code: A extensão principal contém a interface entre o sistema de compilação e o nRF Connect SDK, bem como uma interface para gerenciar a versão do nRF Connect SDK e a toolchain.
  • nRF DeviceTree: Fornece suporte à linguagem device tree e um editor de visualização de device tree.
  • nRF Kconfig: Fornece suporte à linguagem Kconfig.
  • nRF Terminal: Terminais seriais e RTT.
  • Microsoft C/C++: Adiciona suporte de linguagem para C/C++, incluindo recursos do IntelliSense.
  • CMake: Suporte à linguagem CMake.
  • GNU Linker Mapping Files: Suporte para arquivos de mapeamento do linker. Podemos baixar qualquer versão preferida do nRF Connect SDK e sua toolchain por meio da extensão. A documentação completa do nRF Connect para VS Code está disponível em https://docs.nordicsemi.com/bundle/nrf-connect-vscode/page/index.html.
2
Instalando a toolchain

A toolchain é uma coleção de ferramentas que trabalham juntas para compilar aplicações do nRF Connect SDK, incluindo montador, compilador, vinculador e componentes CMake. Na primeira vez que você abrir o nRF Connect para VS Code, será solicitado que instale a toolchain. Isso geralmente acontece se a extensão não detectar nenhuma toolchain instalada em seu computador. Clique em Install Toolchain e será exibida uma lista de versões da toolchain que podem ser baixadas e instaladas em seu computador. Selecione a versão da toolchain que corresponde à versão do nRF Connect SDK que você planeja usar. Recomendamos sempre usar a versão marcada mais recente do nRF Connect SDK.

Por padrão, o nRF Connect para VS Code exibe apenas a guia Released (ou seja, a versão estável) da toolchain. Se você estiver avaliando um novo recurso e quiser usar a guia Preview ou outro tipo de guia (por exemplo, Customer Sampling -cs), clique em "Show all toolchain versions" como mostrado abaixo:

nota

A ToolChain aqui é 3.0.1 ou superior

3
Instalando o nRF Connect SDK

Na extensão nRF Connect para VS Code, clique em Manage SDK. No menu Manage SDK, podemos instalar ou desinstalar a versão do nRF Connect SDK. Como esta é a primeira vez que usamos a extensão, a interface mostrará apenas duas opções.

Ao clicar em Install SDK, serão listadas todas as versões disponíveis do nRF Connect SDK que podem ser baixadas e instaladas localmente. Selecione a versão do nRF Connect SDK necessária para o desenvolvimento do seu projeto.

Se você tiver aberto a pasta do SDK no VS Code, em vez da opção de menu Manage SDK, verá Manage west workspace. Para resolver esse problema, abra outra janela ou pasta no VS Code.

nota

O nRF Connect SDK aqui é 3.0.1 ou superior

dica

Se você não vir nenhuma dessas opções, certifique-se de ter instalada a versão mais recente do pacote de extensões nRF Connect para VS Code. É importante notar que o nRF Connect SDK é independente de IDE, o que significa que você pode optar por usar qualquer IDE ou nenhum. O nRF Connect SDK está disponível por meio da interface de linha de comando (CLI) https://www.nordicsemi.com/Products/Development-tools/nRF-Util (nrfutil), que fará o download e instalará o nRF Connect. No entanto, recomendamos fortemente o uso da nossa extensão nRF Connect para VS Code com o VS Code, pois ela integra não apenas uma interface gráfica de usuário (GUI) conveniente e uma interface de linha de comando (CLI) eficiente, mas também inclui vários recursos que simplificarão muito o desenvolvimento de firmware. Configurar outras IDEs para funcionar com o nRF Connect SDK requer etapas manuais adicionais que estão além do escopo deste curso.

4
Criando programas de usuário

Neste exercício, escreveremos uma aplicação simples baseada no exemplo blinky para controlar o piscar de LEDs em uma placa de desenvolvimento. O mesmo se aplica a todas as placas de desenvolvimento da Nordic Semiconductor suportadas (séries nRF54, nRF53, nRF52, nRF70 ou nRF91). O objetivo é garantir que todas as ferramentas necessárias para compilar e gravar o exemplo estejam configuradas corretamente. O foco é aprender como criar uma aplicação, compilá-la e gravá-la em uma placa de desenvolvimento com chip Nordic usando o modelo “Copy Example”!

  • No VS Code, clique no ícone da extensão nRF Connect. Na visualização Welcome, clique em Create New Application.
  • Digite blinky na barra de pesquisa e selecione o segundo exemplo Blinky (caminho zephyr/samples/basic/blinky), como mostrado abaixo.

O exemplo Blinky fará com que o LED1 na placa de desenvolvimento pisque continuamente. Nossa primeira aplicação será baseada no exemplo Blinky. O exemplo Blinky é derivado do bloco de modelo Zephyr no nRF Connect SDK, portanto você verá o nome zephyr no caminho do exemplo: zephyr\samples\basic\blinky.

5
Adicionar a placa XIAO nRF54L15
Baixar as bibliotecas

Para começar, clone o repositório a partir do link do GitHubgit clone https://github.com/Seeed-Studio/platform-seeedboards.git na sua pasta local preferida. Depois de clonado, navegue até o diretório platform-seeedboards/zephyr/. Lembre-se deste caminho da pasta zephyr;

Para configurar sua placa para o nRF Connect no VS Code, você pode seguir estas etapas:

  • Abra o VS Code e vá para Settings.

  • Digite nRF Connect na caixa de pesquisa.

  • Encontre o item de configuração Board Roots e clique em Edit in settings.json.

  • Adicione o caminho zephyr do arquivo de placa XIAO nRF54L15 baixado ao array boardRoots.

  • Na visualização da aplicação, clique em Add Build Configuration abaixo do nome da aplicação.

  • Podemos selecionar o modelo do XIAO nRF54L15 em Board target e selecionar o arquivo prj.config padrão em Base configuration files e, por fim, clicar em Generate and Build para compilar o arquivo.

6
Download do plug-in de gravação

Plug-ins adicionais:

No Windows, usaremos o gerenciador de pacotes Chocolatey para instalar o OpenOCD.

1. Abra o PowerShell (Executar como administrador):

  • Na barra de pesquisa do Windows, digite "PowerShell".
  • Clique com o botão direito em "Windows PowerShell" e selecione "Run as administrator".

2. Verifique a Execution Policy do PowerShell:

  • Digite Get-ExecutionPolicy e pressione Enter.
  • Digite Get-ExecutionPolicy -List e pressione Enter.

3. Instale o Chocolatey:

  • Cole e execute o seguinte comando:
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'))

Este comando ignora a execution policy para a sessão atual do PowerShell e instala o Chocolatey. Após a instalação, feche e reabra a janela do PowerShell (ainda executando como administrador).

4. Instale o OpenOCD:

  • Na nova janela do PowerShell (como administrador), digite:
choco install openocd

5. Verifique a instalação do OpenOCD:

  • Digite Get-Command openocd e pressione Enter.

  • Se a instalação for bem-sucedida, este comando exibirá o caminho para o openocd.exe.

7
Programa de gravação West Flash

  • Abra o terminal do nRF

  • Basta inserir o comando west flash. Para gravar seu dispositivo, simplesmente insira o comando west flash. O caminho destacado em vermelho indica a localização do seu arquivo .elf compilado. Você pode usar esse mesmo caminho para encontrar o arquivo .hex correspondente, que é adequado para programação com um depurador J-Link.

dica

Se ocorrer um erro de west flash, isso significa que há um conflito com o plug-in CMake no VS Code, e você precisa remover o plug-in CMake.

Quando gravamos o programa com sucesso no Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense, você pode ver na placa, acima do indicador do usuário, a luz verde piscando sem parar; se o efeito visual nas suas mãos for o mesmo, significa que você teve sucesso!🎊

8
Explicação do programa Blinky
/*
 * 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;
}

Definição do dispositivo LED:

  • #define LED0_NODE DT_ALIAS(led0): Recupera o identificador do nó da device tree para o alias "led0", permitindo uma referência ao LED independente do hardware.
  • static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios): Cria uma estrutura de especificação GPIO (led) usando o nó da device tree, contendo detalhes de hardware (pino, porta) para o LED. Um erro de compilação aqui indica hardware não suportado.

Inicialização da função main()：

  • Configuração de variáveis:

    • int ret: Armazena valores de retorno de funções para verificar o sucesso das operações.
    • bool led_state = true: Acompanha o status do LED (inicializado como "ON").

  • Verificação de prontidão do GPIO:

    • if (!gpio_is_ready_dt(&led)) { return 0; }: Verifica se o hardware GPIO do LED está pronto (por exemplo, driver carregado). Encerra se não estiver pronto.

  • Configuração do GPIO:

    • ret = gpio_pin_configure_dt(&led, GPIO_OUTPUT_ACTIVE): Configura o pino GPIO do LED como saída ativa em nível alto.
    • Encerra em caso de falha (ret < 0) para evitar operações inválidas.

Loop principal: É executado em um loop infinito while (1) para alternar o LED periodicamente:

  • Alternar o estado do LED:

    • ret = gpio_pin_toggle_dt(&led): Inverte a saída GPIO do LED (ON ↔ OFF). Encerra em caso de falha.

  • Atualizar o acompanhamento de status:

    • led_state = !led_state: Sincroniza o indicador de status de software com o estado do hardware.

  • Registrar e atrasar:

    • printf("LED state: %s\n", led_state ? "ON" : "OFF"): Imprime o status atual do LED via saída serial.
    • k_msleep(SLEEP_TIME_MS): Pausa por 1000 ms (1 segundo) usando a função de atraso do RTOS do Zephyr, controlando a frequência do piscar.
9
Aprofundando nos internos do nRF Connect SDK

Se você quiser ter uma compreensão mais profunda dos princípios internos do nRF Connect SDK, pode consultar os seguintes cursos:

Restaurar configurações de fábrica​

Para as placas XIAO nRF54L15, é fornecido um script de reset de fábrica para recuperar a placa de um estado ruim (por exemplo, quando não é possível fazer upload devido à proteção de gravação da NVM interna). Este script realizará um apagamento em massa da flash e programará um firmware de fábrica.

Factory Reset

Localização Os scripts estão localizados no diretório scripts/factory_reset/. Uso O script criará e gerenciará automaticamente um ambiente virtual Python local para instalar as ferramentas necessárias, de modo que possa ser executado imediatamente.

Window​

  • Para Windows: navegue até o diretório scripts/factory_reset e execute:
.\factory_reset.bat

Linux-MacOS​

  • Para Linux e macOS: navegue até o diretório scripts/factory_reset e execute:
bash factory_reset.sh

Modo de Comutação Sem Fio​

Este exemplo demonstra como controlar o switch RF no Seeed Studio XIAO nRF54L15 para alternar entre a placa

::: O exemplo a seguir funciona tanto para PlatformIO quanto para nRF Connect SDK. Ele pode ser usado diretamente no PlatformIO, enquanto o SDK exige a adição manual de arquivos. Consulte este link :::

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

Antena externa

Baixar as bibliotecas

  • Antena cerâmica e uma antena externa.

  • Pressione o botão de usuário (SW0) para alternar entre as antenas cerâmica e externa.

  • O LED de usuário indica a seleção atual da antena (LED LIGADO para externa, LED DESLIGADO para cerâmica).

  • A antena padrão na inicialização pode ser configurada via prj.conf.

/*
 * 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;
}
dica

Se você deseja alternar entre a antena externa ou interna, precisa modificar o arquivo zephyr/prj.conf., Descomente # CONFIG_DEFAULT_ANTENNA_EXTERNAL=y para habilitar a antena externa. Se estiver usando a antena interna, comente a linha.

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

Se você quiser usar o JLink para programação, pode seguir os passos abaixo. No entanto, sugerimos que você use a porta serial integrada na placa Seeed Stduio XIAO nRF54L15 para programação, o que será muito mais conveniente.

Hardware necessário

dica

Você precisa baixar a versão mais recente do J-Link para ter suporte ao modelo de placa nRF54L15.

Software necessário

É necessário baixar o software Segger no site.

  • Passo 1. Use o Jlink para conectar os pinos abaixo:

pir

  • Passo 2. Inicie o J-Flash e procure por nRF54L15_M33, criando um novo projeto:

pir

  • Passo 3. Clique em "Target" e depois selecione "Connect".

pir

  • Passo 4. Arraste o arquivo bin ou o arquivo hex para o software. Em seguida, pressione F4 e F5 nessa ordem. A regravação estará concluída.

pir

Placa alimentada por bateria​

O XIAO nRF54L15 possui um chip de gerenciamento de energia integrado que permite que o XIAO nRF54L15 seja alimentado de forma independente usando uma bateria ou que a bateria seja carregada através da porta USB do XIAO nRF54L15.

Se você quiser conectar a bateria ao XIAO, recomendamos que você adquira uma bateria de lítio recarregável qualificada de 3,7 V. Ao soldar a bateria, tenha cuidado para distinguir entre os terminais positivo e negativo.

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

Esquemático de Conexão da Bateria

Instruções para o uso de baterias:

  1. Utilize baterias qualificadas que atendam às especificações.
  2. O XIAO pode ser conectado ao seu computador por meio de um cabo de dados enquanto utiliza a bateria; fique tranquilo, pois o XIAO possui um chip de proteção de circuito integrado, sendo seguro.
  3. O XIAO nRF54L15 não terá nenhum LED aceso quando estiver alimentado por bateria (a menos que você tenha escrito um programa específico). Portanto, não julgue se o XIAO nRF54L15 está funcionando ou não pela condição do LED; avalie isso de forma adequada por meio do seu programa.

Ao mesmo tempo, projetamos uma luz indicadora vermelha para o carregamento da bateria, que, por meio da indicação luminosa, informa ao usuário o estado atual da bateria durante a carga.

cuidado

Tenha cuidado para não causar curto-circuito entre os terminais positivo e negativo e queimar a bateria e o equipamento durante a soldagem.

Detecção de Tensão da Bateria​

dica

Se você encontrar uma situação em que o XIAO nRF54L15 falha ao inicializar quando alimentado apenas por uma bateria de lítio de 3,7 V após gravar o programa, consulte as soluções abaixo.

Para a versão atual de hardware (v1.0), recomendamos gerenciar duas configurações de build para alternar facilmente entre Depuração em Bancada (USB conectado, UART habilitado) e Implantação com Bateria (Autônomo, UART desabilitado).

Cenário A: Depuração em Bancada via USB

Quando usar: Você está escrevendo código, gravando firmware e precisa visualizar logs por meio da Porta Serial USB.

Configuração (prj_uart.conf): Crie um novo arquivo chamado prj_uart.conf no diretório do seu projeto. Este arquivo de overlay irá reativar temporariamente a UART para fins de depuração.

# 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

Como Compilar: Adicione o argumento de configuração de overlay ao compilar o seu projeto.

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

Cenário B: Implantação com Bateria (Padrão)

Quando usar: Você terminou a depuração e pretende alimentar a placa apenas pelos Pads da Bateria.

Configuração (prj.conf): Modifique o arquivo principal prj.conf para desabilitar a UART por padrão. Isso garante que a placa possa inicializar corretamente quando alimentada por uma bateria.

# 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

Como Compilar: Compile normalmente sem o argumento de overlay.

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

Resumo

  • Conectado via USB Use o overlay prj_uart.conf para habilitar o Monitor Serial.
  • Rodando com Bateria Use o prj.conf padrão para garantir que o dispositivo inicialize sem problemas.

O XIAO nRF54L15 integra um recurso de detecção de tensão da bateria que se concentra em gerenciar de forma eficiente as medições de energia da bateria usando o switch de carga TPS22916CYFPR. Este guia focará em analisar a implementação de software da detecção de bateria (especialmente o código main.c) e orientará você sobre como implantar e usar facilmente esse recurso em um ambiente PlatformIO, evitando a complexidade do Zephyr NCS SDK.

XIAO nRF54L15 BLE Advertising Power Consumption

Esquemático de Detecção da Bateria

O que o chip TPS22916CYFPR faz:

  • Ele é um switch de energia inteligente que controla o liga-desliga da tensão da bateria sob demanda. Quando é necessário medir a tensão da bateria, ele liga, conectando a bateria ao circuito divisor de tensão; quando não é necessário medir, ele desliga, interrompendo a conexão.

  • Em que esse recurso nos ajuda? Por meio desse mecanismo de comutação sob demanda, o chip reduz significativamente o consumo de corrente desnecessário e estende de forma eficaz a vida útil da bateria. Combinado com o circuito divisor de tensão subsequente e o ADC (conversor analógico-digital) do nRF54L15, o XIAO nRF54L15 é capaz de monitorar com precisão a carga restante da bateria, fornecendo uma otimização importante de autonomia para aplicações de baixa potência alimentadas por bateria, como dispositivos de IoT.

nota

O código de exemplo a seguir foi projetado para PlatformIO, mas também é compatível com o nRF Connect SDK.

Usando o XIAO nRF54L15 no PlatformIO Se você quiser usar o XIAO nRF54L15 no PlatformIO, consulte este tutorial para configurá-lo: XIAO nRF54L15 PlatformIO Configuration.

Baixar a Biblioteca

Adicionar overlay e modificar o arquivo conf​

Se você quiser usar esta rotina de bateria no nRF Connect SDK, será necessário adicionar o app.overlay e modificar o arquivo prj.conf.

  • Crie um novo arquivo chamado app.overlay no diretório do projeto. Em seguida, cole o código abaixo nele e, por fim, pressione Ctrl + S para salvar.

    • O arquivo de overlay estende a camada de descrição de hardware e personaliza as conexões físicas de hardware por meio da device tree. Ele não modifica a lógica do código, mas declara os detalhes reais do hardware para garantir que o driver possa inicializar corretamente o dispositivo físico.

código do app.overlay
/ {
/*
  * @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>;
};
};

  • Adicione o seguinte conteúdo no arquivo prj.conf

    • prj.conf é o arquivo de configuração principal do projeto Zephyr. Ele é gerenciado pelo sistema Kconfig para a seleção de funções de software durante a compilação. Ele determina quais drivers (como ADC, display, Bluetooth), middlewares (como LVGL) e serviços de sistema (como registro de logs, gerenciamento de memória) são incluídos no firmware e define seus parâmetros de comportamento (como nível de log, tamanho do heap). Por fim, pressione Ctrl + S para salvar.

código prj.conf
# =========================================================
# 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

Código principal​

#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;
}

Recursos​

Seeed Studio XIAO nRF54L15​

Projeto de hardware

Mecânico

Seeed Studio XIAO nRF54L15 Sense​

Projeto de hardware

Mecânico

Suporte técnico e discussão sobre o produto​

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