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使用 BLE 無(wú)線 UART 的低功耗喚醒傳感器進(jìn)行篡改檢測(cè)

此示例使用 FRDM-MCXW71 和板載 FXLS8974CF 加速度計(jì)或 NMH1000 磁性開關(guān)或 MPL3115 壓力傳感器來演示使用低功耗運(yùn)動(dòng)或磁性喚醒功能對(duì)設(shè)備進(jìn)行篡改/盜竊/濫用的自主檢測(cè)，并通過 BLE 無(wú)線 UART 傳輸 ALERT 消息。
FXLS8974CF是一款三軸加速度計(jì)，專為需要低功耗運(yùn)動(dòng)喚醒的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該傳感器內(nèi)置 SDCD 模塊，可實(shí)現(xiàn)高效靈活的慣性事件檢測(cè)功能，用于檢測(cè)各種慣性事件，例如無(wú)運(yùn)動(dòng)/檢測(cè)到資產(chǎn)被篡改/盜竊/濫用的運(yùn)動(dòng)。這種超低功耗運(yùn)動(dòng)喚醒功能可在未檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)自動(dòng)觸發(fā)主機(jī) MCU 喚醒或返回深度睡眠模式。
下圖顯示了 SDCD 模塊配置，用于檢測(cè)無(wú)運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)：
NMH1000是一款超低功耗單片霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)傳感器，當(dāng)周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度超過用戶定義的檢測(cè)閾值時(shí)，它會(huì)觸發(fā)輸出。它適用于許多需要通過磁場(chǎng)強(qiáng)度變化來喚醒設(shè)備，并觸發(fā)中斷以喚醒主機(jī) MCU/系統(tǒng)的應(yīng)用。
MPL3115A2S是一款緊湊型壓阻式絕對(duì)壓力傳感器，當(dāng)壓力變化大于用戶定義的檢測(cè)閾值時(shí)，可以檢測(cè)到壓力變化。它適用于許多需要通過磁場(chǎng)強(qiáng)度變化來喚醒設(shè)備并觸發(fā)中斷以喚醒主機(jī) MCU/系統(tǒng)的應(yīng)用。
在許多應(yīng)用中，用戶希望檢測(cè)家中和/或工作場(chǎng)所中高價(jià)值/安全資產(chǎn)是否遭到意外、故意的觸摸、損壞/濫用或盜竊行為。目標(biāo)應(yīng)用包括：
- 智能電表篡改，
- 家庭安全、保險(xiǎn)箱/儲(chǔ)物柜篡改
- 個(gè)人醫(yī)療設(shè)備濫用、個(gè)人筆記本電腦/平板電腦篡改/盜竊
- 倉(cāng)庫(kù)盜竊檢測(cè)、機(jī)器篡改、
- 門開/關(guān)檢測(cè)等。
此示例演示了使用 NXP 的 FRDM-MCXW71/7x 和傳感器開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)來加速多個(gè)此類應(yīng)用程序的原型設(shè)計(jì)。

主板：FRDM-MCXW71、FRDM-MCXW7X

配件：板載加速度計(jì) FXLS8974CF、mikroehallswitch3click、nxpfrdmstbcp3115、nxpfrdmstbinmh1000、mikroeaccelpressureclick。

類別：低功耗、傳感器、無(wú)線連接

外設(shè)：I2C、UART

工具鏈：MCUXpresso IDE、VS Code

1.軟件

MCUXpresso IDE v24.12.148
適用于FRDM-MCXW71的MCUXpresso SDK v25.03.00
物聯(lián)網(wǎng)傳感 SDK (ISSDK) v1.8作為 MCUXpresso SDK 中的中間件提供給支持的平臺(tái)
Git v2.39.0
NXP IoT ToolBox 應(yīng)用程序 - Android 商店或 NXP IoT ToolBox 應(yīng)用程序 - Apple 商店

2.硬件

FRDM-MCXW71/7x MCU 板，帶板載 FXLS8974CF 加速度計(jì)
FRDMSTBC-P3115 Arduino 擴(kuò)展板，適用于 MPL3115 絕對(duì)壓力傳感器。
FRDMSTBI-NMH1000 Arduino 擴(kuò)展板，適用于 NMH1000 磁性開關(guān)傳感器。
用于 NMH1000 磁性開關(guān)傳感器的Hall Switch 3 Click擴(kuò)展板
用于 MPL3115 絕對(duì)壓力傳感器的Accel & Pressure Click Click 擴(kuò)展板。
個(gè)人電腦
Mini/micro C USB 線纜
支持BLE無(wú)線連接的Android或Apple手機(jī)。
一塊磁鐵。

3. 設(shè)置

3.1 硬件設(shè)置

3.1.1 步驟 1：刷新 NBU

FRDM-MCXW71 板配備了用于無(wú)線電核心的窄帶單元 (NBU) 預(yù)閃存代碼。
如果您需要重新刷新 NBU 固件，請(qǐng)按照以下說明操作：在 FRDM-MCXW71 上刷新 NBU 固件檢查 NBU 不兼容版本

3.1.2 第二步：連接主機(jī)

將微型 USB 電纜從連接器 MCU-LINK 連接到主機(jī)。
要使用 NMH1000 磁性開關(guān)傳感器運(yùn)行篡改檢測(cè)，請(qǐng)將?? FRDMSTBI-NMH1000 擴(kuò)展板或霍爾開關(guān) 3 點(diǎn)擊板連接到 FRDM-MCXW71 MCU 板。
要使用 MPL3115 壓力傳感器進(jìn)行篡改檢測(cè)，請(qǐng)將?? FRDMSTBC-P3115 擴(kuò)展板或 Accel&Pressure Click 板連接到 FRDM-MCXW71 MCU 板。確保連接 FRDM-STBC-P3115 擴(kuò)展板上的 J7 和 J8 引腳 1-2。

3.2 軟件設(shè)置

3.2.1 步驟 1：下載并安裝所需軟件

下載并安裝MCUXpresso IDE v24.12.148
下載并安裝適用于 FRDM-MCXW71 的 MCUXpresso SDK v25.03.00
安裝 Git v2.39.0（用于克隆和運(yùn)行 west 命令）
下載并安裝NXP IoT ToolBox App - Android Store或 NXP IoT ToolBox App - Apple Store

3.2.2 步驟 2：克隆 APP-CODE-HUB/dm-tamper-detection-using-low-power-wakeup-sensor-over-ble

克隆此存儲(chǔ)庫(kù)以獲取示例項(xiàng)目：
將目錄更改為克隆的項(xiàng)目文件夾：
cd dm-tamper-detection-using-low-power-wakeup-sensor-over-ble

3.2.3 步驟3：構(gòu)建示例項(xiàng)目

打開 MCUXpresso IDE 并選擇一個(gè)目錄來創(chuàng)建您的工作區(qū)。
將適用于 FRDM-MCXW71 的 MCXUpresso SDK v25.03.00 安裝到 MCUXpresso IDE 中（將 SDK zip 拖放到“已安裝的 SDK”視圖中）。
轉(zhuǎn)到“快速啟動(dòng)面板”并單擊“從文件系統(tǒng)導(dǎo)入項(xiàng)目”，
選擇“項(xiàng)目目錄（解壓）”并瀏覽到克隆的項(xiàng)目文件夾。
選擇您想要打開并運(yùn)行的示例項(xiàng)目（“frdmmcxw71fxls8974tamperdetect”或“frdmmcxw71nmh1000tamperdetect”或“frdmmcxw71mpl3115tamper_detect”）。
右鍵單擊項(xiàng)目并選擇構(gòu)建以開始構(gòu)建項(xiàng)目。

4 運(yùn)行演示

4.1 步驟 1：在 FRDM-MCXW71 板上燒寫演示固件

使用 USB-C 電纜連接主機(jī) PC 和目標(biāo) FRDM-MCXW71 板上的 MCU-Link USB 端口。
選擇“frdmmcxw71fxls8974tamperdetect”或“frdmmcxw71nmh1000tamperdetect”或“frdmmcxw71mpl3115tamper_detect”項(xiàng)目。
右鍵單擊項(xiàng)目并選擇“Debug As”。選擇 MCUXpresso IDE LinkServer (inc. CMSIS DAP) 探針。
調(diào)試器將開始將程序下載到設(shè)備。MCU-LINK 探針將被識(shí)別。點(diǎn)擊“OK”繼續(xù)。
單擊“恢復(fù)”按鈕或按鍵盤上的“F8”鍵繼續(xù)在設(shè)備上運(yùn)行下載的程序。
單擊“終止”按鈕或按“CNTR + F2”終止調(diào)試會(huì)話。
斷開連接到 FRDM-MCXW71 的 USB-C 電纜并重新連接。

4.2 第二步：開始投放廣告

為了使您的主板開始其 BLE 廣告，請(qǐng)按下并釋放按鈕 SW3。

4.3 步驟 3：連接到 IoT ToolBox 應(yīng)用程序

在手機(jī)上打開已安裝的 NXP IoT 工具箱（可從 Play Store 和 App Store 獲取）。確保藍(lán)牙連接已開啟。
在應(yīng)用程序中，點(diǎn)擊無(wú)線 UART 小部件。掃描將自動(dòng)開始。
當(dāng)出現(xiàn)名為 NXP_WU 的設(shè)備時(shí)，點(diǎn)擊它。你的手機(jī)現(xiàn)在應(yīng)該已經(jīng)連接到開發(fā)板了。

5.結(jié)果

連接FRDM-MCXW71設(shè)備后，串行UART終端將顯示此消息：
由于 FRDM-MCXW71 板上沒有顯示任何篡改/動(dòng)作，IoT ToolBox 移動(dòng)應(yīng)用程序上的無(wú)線 UART 應(yīng)用程序?qū)@示狀態(tài)為：“您的資產(chǎn)是安全的”

使用 FXLS8974CF 進(jìn)行篡改檢測(cè)：

當(dāng)您在 FRDM-MCXW71 上顯示篡改/移動(dòng)時(shí)，板載 FXLS8974CF 加速度計(jì)會(huì)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)并喚醒。
此時(shí)，您將看到無(wú)線 UART 應(yīng)用程序顯示 ALERT 消息，如下所示：
FRDM-MCXW71 板還將顯示“紅色”LED 狀態(tài)。“紅色”LED 狀態(tài)將持續(xù)亮起，直至檢測(cè)到篡改/運(yùn)動(dòng)。
如果連續(xù)約 5 秒內(nèi)未檢測(cè)到任何篡改/運(yùn)動(dòng)，板載 FXLS8974CF 加速度計(jì)將檢測(cè)到無(wú)運(yùn)動(dòng)，并更新無(wú)線 UART 應(yīng)用程序上的狀態(tài)消息。FRDM-MCXW71 板上的“紅色”LED 狀態(tài)也將熄滅。

使用 NMH1000 磁性開關(guān)進(jìn)行篡改檢測(cè)：

當(dāng)您將磁鐵放在 NMH1000 傳感器附近以顯示對(duì) FRDM-MCXW71 的篡改時(shí)，NMH1000 會(huì)檢測(cè)到磁場(chǎng)的變化并喚醒。
此時(shí)，您將看到無(wú)線 UART 應(yīng)用程序顯示 ALERT 消息，如下所示：
FRDM-MCXW71 板還將顯示“紅色”LED 狀態(tài)?！凹t色”LED 狀態(tài)將持續(xù)亮起，直至檢測(cè)到篡改/磁場(chǎng)變化。

使用 MPL3115 壓力傳感器進(jìn)行篡改檢測(cè)：

當(dāng)您使用食指按壓/向 MPL3115 傳感器施加壓力以顯示對(duì) FRDM-MCXW71 的篡改時(shí)，MPL3115 傳感器會(huì)檢測(cè)到壓力變化并喚醒。
此時(shí)，您將看到無(wú)線 UART 應(yīng)用程序顯示 ALERT 消息，如下所示：
FRDM-MCXW71 開發(fā)板還將顯示“紅色”LED 狀態(tài)?！凹t色”LED 狀態(tài)將持續(xù)亮起幾秒鐘，以表示警報(bào)。
“紅色”LED 熄滅后，無(wú)線 UART 應(yīng)用程序?qū)@示消息“您的資產(chǎn)是安全的”。