試想一下，如果無論在家中還是在工作場所，都能立即檢測到對您寶貴資產(chǎn)所做的任何篡改、盜竊或濫用行為，并收到警報，是不是會讓您感到無比安心?

本實踐指南就將介紹這樣一個項目，它采用將Mikroe Hall Switch 3 Click連接到NXP FRDM-MCXW71開發(fā)板的方案，來配置NXP FXLS8974CF加速度計和NXP NMH1000磁開關(guān)傳感器，借助它們的低功耗運動喚醒和磁喚醒功能自主檢測可疑活動，并通過低功耗藍牙無線UART傳輸警報消息。

本項目的核心理念是利用先進的傳感器技術(shù)保護高價值或涉及安全事宜的資產(chǎn)。例如，它可以監(jiān)控智能電表是是否被篡改，也可以檢測保險箱或儲物柜是否發(fā)生未經(jīng)授權(quán)進入的情況以提高家庭安全性。它還可以防止個人醫(yī)療設(shè)備遭到誤用，或者用作筆記本電腦或平板電腦的防盜措施。在工業(yè)環(huán)境中，它可以用于倉庫盜竊檢測和機器篡改警報，從而大大減少損失并提高安全性。這項技術(shù)甚至可以用于一些簡單的應(yīng)用，例如開/關(guān)門檢測。

在這個項目中，F(xiàn)XLS8974CF加速度計和NMH1000磁開關(guān)傳感器分別用于檢測特定的運動或磁變化。當(dāng)這些傳感器檢測到異常時，它們就會觸發(fā)低功耗喚醒功能。因此，設(shè)備在檢測到異常之前，將始終保持低功耗狀態(tài)，從而延長電池續(xù)航時間。一旦觸發(fā)警報，傳感器就會通過低功耗藍牙發(fā)送警報消息，讓用戶立即收到通知。

項目材料與資源

項目物料清單(BOM)

NXP Semiconductors FRDM-MCXW71開發(fā)板

Mikroe MIKROE-6017 Hall Switch 3 Click

項目代碼/軟件

用于NXP MCU的MCUXpresso IDE

MCUXpresso SDK Builder

其他資源

終端軟件(如PuTTY，或者MCUXpresso IDE中的命令行界面)

其他硬件

運行Windows的PC

USB Type-C轉(zhuǎn)USB Type-A或Type-C電纜(取決于PC提供的USB端口類型)

TE Connectivity 535541-6接頭

賬戶

NXP帳戶(可免費創(chuàng)建)

項目技術(shù)概況

NXP FRDM-MCXW71開發(fā)板

NXP FRDM-MCXW71開發(fā)板(圖1)是一款多功能、可擴展的平臺，設(shè)計用于對MCX W71無線微控制器進行快速原型設(shè)計與便捷評估。這款緊湊型開發(fā)板非常適合用來探索多協(xié)議無線支持功能，包括低功耗藍牙、Zigbee、Thread和Matter。

圖1：NXP FRDM-MCXW71開發(fā)板(圖源：貿(mào)澤電子)

主要特性：

配備板載MCU-Link調(diào)試器，可簡化調(diào)試和編程。

采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接頭，便于訪問MCU的輸入/輸出。

使用外部SPI閃存，從而增強了存儲能力。

FRDM-MCXW71開發(fā)板非常適合開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、智能家居設(shè)備和工業(yè)自動化系統(tǒng)，可為創(chuàng)新項目提供堅實的基礎(chǔ)。

FRDM-MCXW71開發(fā)板配備NXP FXLS8974CF數(shù)字物聯(lián)網(wǎng)加速度計。這款緊湊型三軸MEMS加速度計設(shè)計用于需要超低功耗運動喚醒功能的各種工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

Mikroe Hall Switch 3 Click

Mikroe Hall Switch 3 Click(圖2)是一款緊湊型磁場激活開關(guān)，設(shè)計用于簡化您的電子項目。這款附加板采用NXP NMH1000霍爾效應(yīng)磁開關(guān)，非常適合電子系統(tǒng)喚醒、家庭自動化(如門窗開關(guān)檢測)、非接觸式開關(guān)和接近檢測等應(yīng)用。

圖2：圖2：Mikroe Hall Switch 3 Click(圖源：貿(mào)澤電子)

主要特性：

兼容mikroBUS?，能夠輕松集成到各種支持mikroBUS標(biāo)準(zhǔn)的主機系統(tǒng)中。

配備ClickID?，便于自動檢測并識別附加板，簡化設(shè)置和配置。

使用開源的mikroSDK庫，可實現(xiàn)靈活評估和定制。

軟件概述

MCUXpresso IDE

MCUXpresso集成開發(fā)環(huán)境(IDE)(圖3)為開發(fā)人員提供基于Eclipse的用戶友好開發(fā)環(huán)境，專為搭載Arm^?^ Cortex ^?^ -M內(nèi)核的NXP MCU量身定制，包括通用跨界MCU和支持無線功能的MCU。此IDE提供各種高級編輯、編譯和調(diào)試功能，包括MCU特定調(diào)試視圖、代碼跟蹤和剖析、多核調(diào)試以及集成的配置工具。

圖3：NXP MCUXpresso IDE主界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

MCUXpresso SDK

MCUXpresso SDK Builder(圖4)通過提供開源驅(qū)動程序、中間件和參考示例應(yīng)用來加快軟件開發(fā)速度。通過SDK Builder，用戶可以定制并下載與所選處理器或評估板相匹配的軟件開發(fā)套件(SDK)，從而簡化開發(fā)流程。我們將在后面構(gòu)建并安裝該SDK。

圖4：NXP MCUXpresso SDK Builder。(圖源：貿(mào)澤電子)

NXP IoT Toolbox

NXP IoT Toolbox(圖5)提供了用戶友好的方式來評估NXP聯(lián)網(wǎng)芯片組的低功耗藍牙、Zigbee和Thread應(yīng)用，增強了開箱即用的體驗。這款多合一移動應(yīng)用可在Google Play和App Store上下載，通過低功耗藍牙和自定義專有配置文件展示NXP的功能，實現(xiàn)與各種智能手機的交互。

圖5：用于Android的NXP IoT Toolbox。(圖源：貿(mào)澤電子)

項目開發(fā)

本項目將展示如何通過集成各種設(shè)備，對這項應(yīng)用進行概念驗證。

硬件組裝

本項目僅涉及很少的硬件組裝工作，只需焊接標(biāo)準(zhǔn)接頭并插入Hall Switch 3 Click即可。

將引腳接頭焊接到FRDM-MCXW71開發(fā)板上的J5和J6。

將Hall Switch 3 Click連接到這些接頭上，確保位置正確(圖6)。

圖6：連接到NXP FRDM-MCXW71開發(fā)板上的Mikroe Hall Switch 3 Click。(圖源：貿(mào)澤電子)

軟件安裝

安裝步驟非常簡單，只需導(dǎo)航至NXP MCUXpresso IDE下載網(wǎng)站(圖7)。

圖7：MCUXpresso IDE下載頁面。(圖源：貿(mào)澤電子)

在網(wǎng)站上，單擊Downloads(下載)。

導(dǎo)航到MCUXpresso Integrated Development Environment (IDE)，然后單擊Download(下載)(圖8)。

圖8：MCUXpresso IDE下載界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

如果出現(xiàn)提示，請按照屏幕上的說明創(chuàng)建帳戶。在接下來的畫面上，您可以選擇要下載的版本以及要使用的操作系統(tǒng)(OS)(圖9)。本項目使用MCUXpresso 11.10.0版本(請下載最新版本)和Windows操作系統(tǒng)。

圖9：MCUXpresso IDE版本和操作系統(tǒng)選擇界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

SDK安裝

SDK包含驅(qū)動程序、中間件、文檔、示例和其他組件。您可以從之前提供的鏈接或MCUXpresso IDE安裝SDK。

打開MCUXpresso IDE。

在歡迎屏幕上，單擊Download and Install SDKs(下載并安裝SDK)鏈接(圖10)。

圖10：MCUXpresso IDE歡迎屏幕。(圖源：貿(mào)澤電子)

在屏幕右側(cè)的Filter(篩選)字段中，輸入“MCXW”。

選擇frdmmcxw71。

單擊Install(安裝)(圖11)，然后等待安裝完成。

圖11：SDK安裝中的開發(fā)板選擇界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

安裝SPSDK并上傳NBU固件

安全配置SDK(SPSDK)是一款功能多樣且可靠的Python SDK庫，設(shè)計用于實現(xiàn)NXP MCU產(chǎn)品組合的無縫集成。通過該SDK庫，用戶能夠連接設(shè)備并與之交互、對設(shè)置進行配置以及管理數(shù)據(jù)操作，包括安全數(shù)據(jù)處理。窄帶單元(NBU)是一個無線電內(nèi)核，包含低功耗藍牙單元和專用閃存。為確保本項目中的設(shè)備正常運行，我們需要更新NBU固件。

在更新NBU固件之前，請先下載示例項目。

在MCUXpresso IDE歡迎頁面中，單擊Import from Application Code Hub(從Application Code Hub導(dǎo)入)鏈接(圖12)。

圖12：MCUXpresso IDE歡迎頁面中的導(dǎo)入應(yīng)用程序代碼鏈接。(圖源：貿(mào)澤電子)

在搜索窗口中，輸入“Tamper detection + FRDM-MCXW”。

選擇Tamper detection with low-power wake-up sensor using BLE wireless UART(使用低功耗喚醒傳感器通過BLE無線UART進行篡改檢測)演示(圖13)。

圖13：MCUXpresso IDE導(dǎo)入項目窗口。(圖源：貿(mào)澤電子)

單擊窗口頂部的GitHub Link(GitHub鏈接)。

鏈接加載完成后，單擊Next(下一步)。

6.選擇git分支main，然后單擊Next(圖14)。

圖14：Application Code Hub分支選擇。(圖源：貿(mào)澤電子)

在下一個窗口中，選擇本地目標(biāo)目錄，然后單擊Next。

保持默認(rèn)向?qū)幱谶x中狀態(tài)，然后單擊Next。

9.將兩個tamper_detect項目全部選中，然后單擊Finish(完成)(圖15)。

圖15：從git導(dǎo)入和克隆(clone)項目(圖源：貿(mào)澤電子)

克隆此項目的示例后，NBU文件的位置將取決于您選擇的目標(biāo)文件夾。在此位置下，NBU文件將位于以下目錄中：

\git\dm-tamper-detection-using-low-power-wakeup-sensor-over-ble\tamper_detection_demo\frdmmcxw71_fxls8974_tamper_detect\nbu

安裝NBU固件更新前，需要先安裝SPSDK。

打開Windows的命令提示符窗口。

在命令提示符下，依次輸入以下命令(圖16)。

python -m venv GetSpsdk cd GetSpsdk cd Scripts activate pip install -U spsdk

圖16：在命令提示符下安裝SPSDK。(圖源：貿(mào)澤電子)

然后就可以從此處上傳NBU固件。

注意 ：將NBU文件從原始位置復(fù)制到其他目錄可能會讓操作更容易。

在同一命令提示符下，將目錄更改為NBU固件所在的位置。

按住FRDM-MCXW71上的SW3，將該開發(fā)板的J10 USB Type-C?口連接到PC。

松開SW3。

4.確認(rèn)設(shè)備管理器中MCU-Link COM端口是否位于正確的位置(圖17)。

圖17：設(shè)備管理器窗口。(圖源：貿(mào)澤電子)

5. 在命令提示符下，輸入：blhost -p COMX -- receive-sb-file mcxw71_nbu_ble_1_9_14_0.sb3，注意要將COMX中的X替換為相應(yīng)的COM端口(圖18)。

圖18：NBU固件更新。(圖源：貿(mào)澤電子)

執(zhí)行

現(xiàn)在，NBU固件更新已完成，示例軟件已從git倉庫中復(fù)制，我們可以構(gòu)建并運行演示了。

軟件集成和演示

打開MCUXpresso IDE。此時示例項目應(yīng)出現(xiàn)在Project Explorer(項目瀏覽器)窗口中。

1.編譯/構(gòu)建frdmmcxw71_fxls8974_tamper_detect項目：在項目窗口中選擇該項目，然后單擊Build(構(gòu)建)圖標(biāo)，或者右鍵單擊該項目并選擇Build(圖19)。

圖19：在MCUXpresso IDE中構(gòu)建演示項目。(圖源：貿(mào)澤電子)

2.單擊GUI Flash Tool(GUI刷寫工具)圖標(biāo)。

3.在Probes discovered(發(fā)現(xiàn)調(diào)試器)窗口(圖20)中，選擇MCU-LINK，然后單擊OK(確定)。

圖20：調(diào)試器發(fā)現(xiàn)窗口。(圖源：貿(mào)澤電子)

4.在下一個窗口中，單擊Run…(運行)開始編程。如果編程成功，MCXW71開發(fā)板的藍色LED指示燈(位于Hall Switch 3 Click下方)將會閃爍。

5.打開終端軟件，配置MCU的COM端口，并將波特率設(shè)置為115200(圖21)。

圖21：終端界面設(shè)置。(圖源：貿(mào)澤電子)

6.在移動設(shè)備上，打開NXP IoT Toolbox(圖22)。

7.選擇Wireless UART(無線UART)(圖23)。

圖22：NXP IoT Toolbox移動應(yīng)用。(圖源：貿(mào)澤電子)

圖23：NXP IoT Toolbox中的Wireless UART界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

8.選擇NXP_WU字段。

9.移動或搖晃FRDM-MCXW71開發(fā)板以觸發(fā)警報。此時下面的消息應(yīng)出現(xiàn)在NXP IoT Toolbox(圖24)和終端窗口(圖25)中。

圖24：NXP IoT Toolbox無線終端中顯示運動篡改檢測警報。(圖源：貿(mào)澤電子)

圖25：設(shè)備連接后的終端界面。(圖源：貿(mào)澤電子)

圖26：NXP IoT Toolbox無線終端中顯示磁篡改檢測警報。(圖源：貿(mào)澤電子)

要測試霍爾效應(yīng)傳感器，請使用frdmmcxw71_nmh1000_tamper_detect完成上述編程步驟。此時若將磁鐵放在Hall Switch 3 Click上方，便會輸出如圖26所示的結(jié)果。

結(jié)語

本項目中的技術(shù)并不僅僅適用于技術(shù)愛好者;它還具有實際應(yīng)用，能夠使日常生活更加安全、更有保障。無論您是要保護個人物品、確保醫(yī)療設(shè)備的完整性，還是保護工業(yè)設(shè)備，這些傳感器都能提供可靠、高效的解決方案。將這些傳感器集成到安全系統(tǒng)中，便可以讓您隨時了解情況并迅速采取行動，確保在各種環(huán)境下都能安心無憂。

作者簡介

Joseph Downing于2011年加入貿(mào)澤電子，擔(dān)任技術(shù)支持專員，后轉(zhuǎn)為技術(shù)內(nèi)容專員。此外，Joseph還曾就職于英特爾、Radisys和Planar等電子行業(yè)公司，擁有20多年的工作經(jīng)驗。作為一名狂熱的創(chuàng)客，Joseph幫助管理并向應(yīng)用與技術(shù)專欄(Mouser.com網(wǎng)站上)以及貿(mào)易展會提供技術(shù)項目和材料。