Titania (AMB3626) 硬體設定與腳位控制指南

模組型號： Würth Titania 2607011111100x (AMB3626)
硬體相關手冊章節： Manual-um-titania-260701111100x (rev4.5) - 第 2 章、第 3 章、第 7 章
主要參考標準： EN 300 220（歐盟無線設備規範）

📌 快速清單（設定前必做）

VCC 已穩定供電（2.0–3.6 V，建議 3.3 V）
/RESET 腳位已釋放（被 RC 電路或軟體拉高）
TRX_DISABLE 接 GND（一定要）
UART TX/RX 已接到 STM32
/CONFIG 腳位接到 STM32 GPIO（選用，但建議接）
/RTS 腳位接到 STM32GPIO 或監測（強烈建議）
沒有無線訊號、UART 也空閒時，才改設定
改完非揮發參數後，務必 CMD_RESET_REQ

🔌 腳位配置與硬體設置

1. VCC 與 /RESET 腳

腳位定義：

腳位	標號	用途	電壓	說明
VCC	1	電源正	+3.3 V（範圍 2.0–3.6 V）	模組主電源
GND	2（多個）	地	0 V	必須與 MCU 共地
/RESET	某腳	模組重置	開漏輸出或 RC 延遲	上電時必須先低、再高

上電時序（極其重要）：

時間線：
  T=0 ms：VCC 開始上升
  T=0~2 ms：VCC 還在上升，/RESET 必須保持 LOW（不要放高）
  T=2 ms：VCC 穩定在 3.3 V
  T=2~10 ms：/RESET 開始被 RC 電路或軟體拉高
  T=10~50 ms：Titania 內部初始化進行中
  T=50 ms+：模組完成啟動，UART + /CONFIG 開始工作

⚠️ 如果 /RESET 在 VCC 還不穩時就被拉高，模組會受損或無法啟動。

建議實作：

硬體 RC 延遲方案（最簡單）：

VCC ──[10kΩ]──┬──/RESET
              ├──[100nF]──┴──GND
              └──外部按鍵到 GND（選用）

效果：上電時，/RESET 會被 100nF 電容延遲 ~10~50 ms 才慢慢被拉高，
      自動保證 VCC 先穩定再放開 /RESET。

軟體方案（MCU 控制）：

void Titania_PowerUp(void)
{
    // 上電時 /RESET 已經被拉低（可能通過外部電路或預設狀態）
    HAL_GPIO_WritePin(RESET_PORT, RESET_PIN, GPIO_PIN_RESET);  // 確保低
    HAL_Delay(10);   // 等 VCC 穩定
    HAL_GPIO_WritePin(RESET_PORT, RESET_PIN, GPIO_PIN_SET);    // 拉高
    HAL_Delay(100);  // 等模組啟動完成
}

2. TRX_DISABLE 腳（強制無線發射禁用）

功能： 當 TRX_DISABLE 被拉高時，模組無法傳送無線訊號（RX 仍可用）。用來省功耗或避免干擾。

設定參數時的用途： 雖然不是「必須」讓它 HIGH，但 強烈建議在整個參數設定過程中保持 LOW（讓無線 TX 可用，但我們不會在設定時送訊號）。

狀態	說明
LOW（接 GND）	無線 TX/RX 都啟用（正常工作模式）
HIGH	無線 TX 被禁用，模組停止傳送（僅 RX）
浮接	不允許，會造成無法預知的行為

建議實作：

方案 1（最簡單，出廠推薦）：
  TRX_DISABLE ──→ GND
  （直接接地，永遠 LOW，模組正常工作）

方案 2（後期要動態禁用 TX 時）：
  TRX_DISABLE ──[10kΩ pull-down]──┬──STM32 GPIO（或保留浮接用軟體控制）
                                   └──GND
  
  HAL_GPIO_WritePin(TRX_DIS_PORT, TRX_DIS_PIN, GPIO_PIN_RESET);  // 允許 TX
  HAL_GPIO_WritePin(TRX_DIS_PORT, TRX_DIS_PIN, GPIO_PIN_SET);    // 禁用 TX

3. /CONFIG 腳（Mode Selector：Transparent ↔ Command）

功能： 檢測「下降沿」（HIGH → LOW）來切換模式。

邊緣	狀態轉換
下降沿（HIGH → LOW）	進入或跳出 Command Mode
LOW 狀態保持	停留在 Command Mode
HIGH 狀態保持	Transparent Mode

時序要求（最重要）：

只有在「沒有無線收發、也沒有 UART 資料傳輸」的安全區間才能切模式。手冊建議看 /RTS 線：

/RTS = HIGH（模組忙，有 UART 活動） → 不要切模式
/RTS = LOW（模組空閒） → 可以安全地做下降沿切模式

void Titania_EnterCommandMode(GPIO_TypeDef *cfg_port, uint16_t cfg_pin,
                              GPIO_TypeDef *rts_port, uint16_t rts_pin)
{
    // 1. 等待 /RTS = LOW（模組空閒），timeout 100 ms
    uint32_t timeout = 100;
    while (HAL_GPIO_ReadPin(rts_port, rts_pin) == GPIO_PIN_SET && timeout--)
    {
        HAL_Delay(1);
    }

    // 2. 確認 /CONFIG 已經 HIGH（停留 Transparent Mode）
    HAL_GPIO_WritePin(cfg_port, cfg_pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);

    // 3. 做下降沿
    HAL_GPIO_WritePin(cfg_port, cfg_pin, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_Delay(5);

    // 4. 保持 LOW 一段時間（表示「停留 Command Mode」）
    // （不需要立即拉回 HIGH）

    HAL_Delay(50);  // 給模組時間完成模式切換
}

void Titania_ExitCommandMode(GPIO_TypeDef *cfg_port, uint16_t cfg_pin)
{
    // 1. /CONFIG 保持 LOW 一段時間（已在 Command Mode 中）
    // 2. 再做一次下降沿，跳出 Command Mode
    
    HAL_GPIO_WritePin(cfg_port, cfg_pin, GPIO_PIN_SET);   // 拉 HIGH
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(cfg_port, cfg_pin, GPIO_PIN_RESET); // 拉 LOW（下降沿）
    HAL_Delay(5);
    
    // 3. 拉 HIGH 回 Transparent Mode
    HAL_GPIO_WritePin(cfg_port, cfg_pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(50);
}

4. UART 相關腳位（TX、RX、/RTS、/CTS）

最小硬體連接（必須）：

訊號	Titania 腳	STM32 腳	說明
UTXD	Titania TX	STM32 RXx	模組發送，MCU 接收
URXD	Titania RX	STM32 TXx	MCU 發送，模組接收
GND	GND	GND	必須共地

選用但強烈建議的流控腳位：

訊號	Titania 腳	STM32 腳	說明
/RTS	模組 RTS	STM32 GPIO 輸入	模組輸出，LOW = 可以發送，HIGH = 忙碌
/CTS	模組 CTS	STM32 GPIO 輸出	若不用 CTS flow control，直接接 GND

為什麼要監測 /RTS？

/RTS = HIGH：模組 UART buffer 滿或正在無線收發，MCU 不應再丟資料。
/RTS = LOW：安全區間，可以發 UART 命令或改設定。

建議實作：

#define UART_RX_PIN     GPIO_PIN_10  // STM32 PA10（USART1 RX）
#define UART_TX_PIN     GPIO_PIN_9   // STM32 PA9（USART1 TX）
#define RTS_PIN         GPIO_PIN_11  // STM32 PA11（輸入，讀取 Titania /RTS）
#define CTS_PIN         GPIO_PIN_12  // STM32 PA12（輸出，若不用直接接 GND）

void Titania_UART_Init(void)
{
    // UART1 初始化為 9600 8N1
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 9600;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    HAL_UART_Init(&huart1);

    // GPIO 設定：/RTS 為輸入（讀模組狀態）
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = RTS_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // /CTS 為輸出且拉低（若不用 CTS flow，直接 LOW）
    GPIO_InitStruct.Pin = CTS_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, CTS_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

HAL_StatusTypeDef Titania_SendUARTSafe(const uint8_t *data, uint16_t len)
{
    // 先等 /RTS = LOW（模組空閒），timeout 100 ms
    uint32_t timeout = 100;
    while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, RTS_PIN) == GPIO_PIN_SET && timeout--)
    {
        HAL_Delay(1);
    }
    if (timeout == 0) return HAL_TIMEOUT;

    // 發送
    return HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)data, len, 100);
}

5. ANT（天線）腳位

最小設置： 不需要 MCU 控制，但 PCB layout 要遵守手冊規則：

天線線路 旁邊要有「淨空區」（通常 10~15 mm），不要拉數位線穿過。
天線匹配電路 按手冊 reference design 來，不要亂改。
若用外部天線，焊接要牢固，斷線會影響通訊距離。

🔄 設定參數時的硬體狀態機

完整流程圖

START
  ↓
[1] 上電 & /RESET 釋放
  └─→ TRX_DISABLE = LOW（允許無線 TX/RX）
  └─→ 等 100 ms 模組啟動完成
  ↓
[2] 初始化 STM32 UART（9600 8N1）
  ↓
[3] 監測 /RTS，等它變 LOW（模組空閒）
  ↓
[4] 進入 Command Mode（/CONFIG 下降沿）
  └─→ 等 /CONFIG 穩定在 LOW 50 ms
  ↓
[5] 透過 UART 發送 CMD_SET_REQ（改 baudrate/channel/NetID…）
  └─→ 等 50~200 ms 回應
  ↓
[6] 檢查回應 Status（0x00 = OK）
  ├─ OK → 步驟 [7]
  └─ FAIL → 重試或 debug
  ↓
[7] 再監測 /RTS = LOW
  ↓
[8] 發送 CMD_RESET_REQ（軟重啟）
  └─→ 等 500 ms 模組重啟完成
  ↓
[9] 改 STM32 UART 波特率（新的 baudrate）
  ↓
[10] 退出 Command Mode（/CONFIG 再做下降沿）
  └─→ 拉 HIGH，再下降沿，再拉 HIGH
  ↓
[11] 回到 Transparent Mode，可以正常收發無線訊號
  ↓
DONE

⚡ 實作程式碼（完整初始化流程）

#include "stm32f1xx_hal.h"

// 腳位定義
#define RESET_PORT      GPIOA
#define RESET_PIN       GPIO_PIN_0
#define TRX_DIS_PORT    GPIOA
#define TRX_DIS_PIN     GPIO_PIN_1
#define CONFIG_PORT     GPIOA
#define CONFIG_PIN      GPIO_PIN_2
#define RTS_PORT        GPIOA
#define RTS_PIN         GPIO_PIN_3

extern UART_HandleTypeDef huart1;

// 計算 Checksum
static uint8_t CalcChecksum(uint8_t *buf, uint8_t len)
{
    uint8_t cs = 0;
    for (uint8_t i = 0; i < len; i++)
        cs ^= buf[i];
    return cs;
}

// 發送 UART 指令（封裝 Checksum）
static HAL_StatusTypeDef Titania_SendCommand(uint8_t cmd,
                                             const uint8_t *data,
                                             uint8_t data_len)
{
    uint8_t frame[64];
    uint8_t idx = 0;

    frame[idx++] = 0x02;  // Start
    frame[idx++] = cmd;
    frame[idx++] = data_len;
    for (uint8_t i = 0; i < data_len; i++)
        frame[idx++] = data[i];

    uint8_t cs = CalcChecksum(frame, idx);
    frame[idx++] = cs;

    return HAL_UART_Transmit(&huart1, frame, idx, 100);
}

// 等待 /RTS = LOW（模組空閒）
static HAL_StatusTypeDef Titania_WaitReady(uint32_t timeout_ms)
{
    while (HAL_GPIO_ReadPin(RTS_PORT, RTS_PIN) == GPIO_PIN_SET && timeout_ms--)
    {
        HAL_Delay(1);
    }
    return (timeout_ms == 0) ? HAL_TIMEOUT : HAL_OK;
}

// 進 Command Mode
static void Titania_EnterCmdMode(void)
{
    Titania_WaitReady(100);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_SET);   // HIGH
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下降沿
    HAL_Delay(50);
}

// 退出 Command Mode
static void Titania_ExitCmdMode(void)
{
    Titania_WaitReady(100);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_SET);   // HIGH
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 下降沿
    HAL_Delay(5);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_SET);   // 回 HIGH
    HAL_Delay(50);
}

// 上電與初始化
void Titania_PowerUp(void)
{
    // 1. GPIO 初始化
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

    GPIO_InitStruct.Pin = RESET_PIN | TRX_DIS_PIN | CONFIG_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    GPIO_InitStruct.Pin = RTS_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 2. 確保 /RESET 低、TRX_DISABLE 低、/CONFIG 高
    HAL_GPIO_WritePin(RESET_PORT, RESET_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(TRX_DIS_PORT, TRX_DIS_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(CONFIG_PORT, CONFIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);

    // 3. 釋放 /RESET
    HAL_GPIO_WritePin(RESET_PORT, RESET_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(100);  // 等模組啟動
}

// 完整設定函式
typedef struct
{
    uint32_t baudrate;  // 1200~115200
    uint8_t  channel;   // 0~4
    uint16_t netid;     // NetID
    uint16_t addr;      // Addr LSB
} TitaniaSettings;

HAL_StatusTypeDef Titania_Configure(const TitaniaSettings *settings)
{
    uint8_t payload[10];
    uint8_t resp[10];
    HAL_StatusTypeDef st;

    // 1. 進 Command Mode
    Titania_EnterCmdMode();
    HAL_Delay(100);

    // 2. 改 UART Baudrate（非揮發）
    payload[0] = 0x50;  // UART_Baudrate mem pos
    payload[1] = 0x04;  // 4 bytes
    payload[2] = (uint8_t)(settings->baudrate & 0xFF);
    payload[3] = (uint8_t)((settings->baudrate >> 8) & 0xFF);
    payload[4] = (uint8_t)((settings->baudrate >> 16) & 0xFF);
    payload[5] = (uint8_t)((settings->baudrate >> 24) & 0xFF);

    Titania_SendCommand(0x09, payload, 6);
    HAL_Delay(100);
    HAL_UART_Receive(&huart1, resp, 5, 200);

    if (resp[3] != 0x00) return HAL_ERROR;  // Status check

    // 3. 改頻道（非揮發）
    payload[0] = 0x2A;  // PHY_DefaultChannel mem pos
    payload[1] = 0x01;  // 1 byte
    payload[2] = settings->channel;

    Titania_SendCommand(0x09, payload, 3);
    HAL_Delay(100);
    HAL_UART_Receive(&huart1, resp, 5, 200);

    if (resp[3] != 0x00) return HAL_ERROR;

    // 4. 改 NetID（需要補上正確的 mem pos）
    // payload[0] = 0xXX;  // MAC_DefaultDestNetID mem pos (TODO)
    // payload[1] = 0x02;  // 2 bytes
    // payload[2] = (uint8_t)(settings->netid & 0xFF);
    // payload[3] = (uint8_t)(settings->netid >> 8);
    // Titania_SendCommand(0x09, payload, 4);
    // HAL_UART_Receive(&huart1, resp, 5, 200);

    // 5. 軟重啟讓設定生效
    Titania_SendCommand(0x05, NULL, 0);
    HAL_Delay(100);
    HAL_UART_Receive(&huart1, resp, 5, 500);

    // 6. 改 STM32 UART 波特率
    huart1.Init.BaudRate = settings->baudrate;
    HAL_UART_Init(&huart1);
    HAL_Delay(100);

    // 7. 退出 Command Mode
    Titania_ExitCmdMode();

    return HAL_OK;
}

// 使用範例
int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();  // 先 9600

    // 上電
    Titania_PowerUp();
    HAL_Delay(200);

    // 設定參數
    TitaniaSettings cfg = {
        .baudrate = 57600,
        .channel = 2,
        .netid = 0x0001,
        .addr = 0x0005
    };
    Titania_Configure(&cfg);

    while (1)
    {
        // 主應用程式...
    }
}

🚨 常見錯誤 & 排除

問題	原因	解決方案
上電後模組不回應	/RESET 在 VCC 未穩時被拉高，或 /RESET 沒被正確拉高	檢查 RC 延遲電路、或用示波器看 /RESET 時序
無法進 Command Mode	/CONFIG 下降沿時機不對，或被拉高時間不足	確保 /RTS = LOW 後再做下降沿，並保持 LOW 50 ms+
改參數後 UART 通訊失敗	沒有做 CMD_RESET_REQ、或 STM32 UART 波特率沒同步改	一定要 reset，再改 STM32 baud rate
頻道、NetID 沒生效	memory position 填錯，或 status byte 不是 0x00	對照手冊第 8 章確認 memory position；檢查 Checksum
/RTS 一直高	UART buffer 滿，或模組忙碌	等待、或檢查有沒有大量無線訊號干擾

📊 各項設定對應的硬體狀態

設定項目	需進 Command Mode	需要 Reset	UART 切換	安全區間條件
UART_Baudrate	✅	✅	✅ 必須改 STM32 baud	/RTS=LOW
PHY_DefaultChannel	✅	✅	❌ 不用改	/RTS=LOW
MAC_DefaultDestNetID	✅	✅	❌ 不用改	/RTS=LOW
MAC_DefaultDestAddrLSB	✅	✅	❌ 不用改	/RTS=LOW
PHY_PAPower	✅	✅	❌ 不用改	/RTS=LOW
CMD_FACTORY_RESET	✅	✅	✅ 必須改 STM32 baud 回 9600	/RTS=LOW
CMD_SET_CHANNEL_REQ（揮發）	✅	❌	❌ 不用改	/RTS=LOW

📌 檢查清單（部署前）

🔗 參考

Würth Titania Manual: Manual-um-titania-260701111100x (rev4.5) - 第 2、3、7、8 章
HAL Reference: STM32 HAL Driver 官方文檔
EN 300 220: 歐盟無線設備規範

最後更新： 2026-03-10
作者備註： 本硬體指南強調「時序」與「狀態機」，設定參數時務必遵守 /RTS、/CONFIG 的時序要求。

Revision #3
Created 2026-04-01 02:06:03 UTC by TaipeiTechRacing
Updated 2026-04-11 14:34:06 UTC by AI Agent