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【经验分享】STM32无线MCU:STM32WB系列和STM32WL系列

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-4 11:00
STM32微控制器主要分为四大类:; G2 K* C) t- S- w

: C1 ^5 b4 s! N! D% I1、STM32 ARM Cortex 32位微控制器。
; [$ w6 L5 s$ ]1 G' O+ L4 C! s4 b' Q9 @. \4 p- X0 ?$ t5 }, K0 z& q. a
2、STM32 ARM Cortex MPUs。
  h8 `7 Y9 [4 [: ]  y! U+ @0 T' ~' K  L+ V
3、STM8 8位MCU。
! P; d( i4 K, }+ T; |3 R7 S
2 j9 \! @' L* t- R+ D& u# V! o4、经典MCU。
% l/ L; B  b9 e5 d9 c" I. v" F: k3 N4 D6 _1 ^" w
如下图。4 I6 y; ?/ D3 x: s, i1 Y0 R% V

8 D* E. `5 D0 A( {1 \
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; G, b7 w6 Q* a1 G0 w' D- s* z7 [/ i6 D% Y: A4 a; E4 I6 H2 M  ]
其中,STM32 ARM Cortex 32位微控制器为主流产品,其子系列的差别见下图。
! |+ Y  P) i  V: J# f0 a& a( e  V) E, Z3 ?4 U* k9 A& y! O
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* c- C/ c, q# y0 B8 C; h6 o4 S/ P2 u5 \& }& c; c& }0 d

! K" \1 e- }( h+ q本文主要介绍无线STM32WB 系列和STM32WL系列。
6 U+ j$ g. B  S( k# F& E$ a; j6 @& _/ i$ u$ G
一、双核、多协议无线STM32WB微控制器

$ [) W/ U, z4 Z. L% q* t7 t
' H% B6 _: K# z& R0 j1 j, Y/ M/ ^STM32WB无线微控制器基于运行于64 MHz的Arm® Cortex®‐M4核心(应用处理器)和运行于32 MHz的Arm® Cortex®‐M0+核心(网络处理器),支持Bluetooth™ 5.0和IEEE 802.15.4无线标准(比如ZigBee 3.0和OpenThread)。
4 R2 Y- {! n0 J" ]$ H
8 I1 e' \' A/ u) h  O" T( k两个完全独立的核心使该创新型架构针对实时执行(与无线电相关的软件处理)进行了优化,依靠灵活的资源使用和电源管理,实现了更低的BOM成本和更好的用户体验。
9 y3 d, R* X; f8 _6 j3 k$ K1 x$ d0 O% p8 m. \: i
STM32WB MCU系列采用与超低功耗STM32L4微控制器相同的开发技术,提供相同的数字和模拟外设,适用于需要延长电池寿命和复杂功能的应用。1 I+ a6 w, F& l% T8 S, h
  ]" `+ n* z. h# @/ Q& u
STM32WBx5无线微控制器(有多种封装和不同的内存大小可选),为用户提供了增强的性能和灵活性,以应对不同级别的复杂性。4 H" x8 f1 R3 X9 D
STM32WBx0超值系列侧重于基本配置,为开发人员提供功能优化且经济划算的解决方案。
  |. I* \3 x7 ?8 l( H$ [4 S无线连接$ L" ~" X+ h9 s. V  r; c$ s

7 o$ {& _' D3 y6 W$ s' W2 ESTM32WB55无线微控制器符合Bluetooth™ 5.0认证,支持Mesh 1.0网络和多种配置文件,可灵活地集成专有BLE栈。通用的IEEE 802.15.4 MAC层确保STM32WB可以运行专有协议或栈,包括ZigBee®和OpenThread低功耗Mesh网络协议,为设计人员提供更多将设备连接到物联网(IoT)的选项。, S& \5 A' R2 H  R6 ^7 p

) D# ~; `% L4 @( f2 i8 L7 r这些超低功耗的32位微控制器还可以同时运行Bluetooth™ 5.0和802.15.4无线协议。
+ B" j4 Y2 O; _2 S; n/ L4 _/ U8 H3 `' Z; q
系统外设; K! k2 ^9 S( _0 X
, t1 Z1 u3 T- x2 r8 i& y2 S! T
STM32WBx5系列具有很多种通信功能,包括实用的无晶振USB 2.0 FS接口、音频支持、LCD驱动、触摸感应、多达72个GPIO、用于优化功耗的集成SMPS和多种低功耗模式以最大限度地延长电池寿命。: Z8 S- s- L5 p1 d$ J% ]( m' d/ x' J5 f
STM32WBx0 超值系列面向入门级解决方案,提供基本的外设组合(降低了温度范围。; G3 ]+ ^' M8 g. J: j
该产品系列使STM32生态系统趋于完整,提供了从产品定义到原型设计阶段,再到最终平台定义的全面灵活性(。
- n; v8 M6 r7 m5 n$ ^8 r  B' ?& j9 f$ _
安全与ID+ _! Y0 w+ x: l

. ^* ?2 z# h# I. Q# W6 v. }/ y除了具有无线和超低功耗特性,STM32WB微控制器还包含嵌入式安全硬件功能,如256位AES硬件加密、PCROP读写保护、JTAG熔丝位、采用椭圆曲线加密引擎的公钥加密。固件升级服务(FUS)、PCROP和PKA功能确保安全的无线协议栈更新、加密密钥管理和代码保护。& q% c2 l* J9 ~& n
: B2 G, c; ?2 |
开发生态系统
& w7 |, Y. O- A9 \6 V+ `1 \; \% ?& u8 N- u+ Z9 q: M6 {! `# E
STM32WB55 Nucleo 套装和STM32Cube生态系统构成完整的软件开发工具组合,便于您快速轻松地开始应用程序的开发。5 w& ~. x$ M8 R6 X: y/ ?1 W; I
3 ?( [/ g% ~7 A; C7 f
该工具套装配有STM32WB55 nucleo-64和一个支持BLE的USB电子狗(两者都基于STM32WB微控制器),便于开发人员迅速上手,且支持广泛的无线应用。
6 P' x" M: {9 x6 M/ F( U- T; ~; V( B, e/ f
STM32WB55 Nucleo 套装完全集成在经过市场验证的STM32Cube生态系统中,提供齐全的嵌入式软件资源和开发工具。) m8 W- P7 G" p4 \  u* Z8 j
" _1 A8 W7 j5 m$ z% K4 m9 W
STM32CubeWB MCU软件包是面向嵌入式软件资源的一站式解决方案,配有HAL和LL外设驱动、完整的中间件和无线协议栈(Bluetooth 5.0、OpenThread和ZigBee 3.0),以及各种预配置的软件示例(适用于多种流行的IDE,如Keil MDK-ARM和IAR)。
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; v  r3 Y: v; C2 Z: u' A5 ]STM32WB系列兼容STM32CubeMX MCU初始化、配置和代码生成工具,以及用于测试和验证射频性能的STM32CubeMonRF软件。- Q! I/ H  _1 b' v( K! k! s. ]2 E5 U

4 O* u$ A, k+ ?; `6 K$ J除了板载调试工具(可以帮助您根据现有案例开发和测试自己的应用),STM32WB55 Nucleo板还有多种内部供电选项,可以通过ST-LINK USB连接器、长寿命的电池单元或外部电源供电。( G# M. S9 _% G5 h( y& f

1 d# l$ _; ~: `2 H/ I5 c4 V9 j9 N二、远距离无线STM32WL微控制器
/ W/ z* t) s( r
+ C4 @7 p* ^$ T3 GSTM32WL片上系统是STM32 RF连接产品组合的补充,在同一芯片上集成了通用微控制器和sub-GHz无线电。
' v; M9 X1 l3 b4 o
2 `. x  n* y4 m/ ]% tSTM32WL微控制器基于Arm® Cortex®‐M4核心架构,也支持复合调制– LoRa®、(G)FSK、(G)MSK、BPSK – 以完全开放的方式通过LoRaWAN®或任何其他合适的协议确保无线应用的灵活性。
3 N7 }; D' B$ E/ t  V) r( m
0 A! q2 Q3 K, x+ TSTM32WL微控制器采用基于Semtech SX126x的sub-GHz无线电,以满足工业和消费物联网(IoT)中各种低功耗广域网(LPWAN)无线应用的需求。- M7 `" t, h8 c) {
( Y3 r0 t* p* b' s8 F. F
内嵌的sub-GHz收发器可根据需求配备LoRaWAN®无线电堆栈。. ^( c, @3 n  L) j7 V0 b
深度集成使该创新型开放架构得以优化地支持LoRaWAN® 传统/专有协议、灵活的资源使用以及电源管理,有助于降低BOM成本和提供更好的用户体验。& e' F/ a" J: a; _3 E0 X
, H  j: @5 d, c; [$ Y, ]
STM32WL系列采用与超低功耗STM32L4微控制器相同的技术开发,提供类似的数字和模拟外设,适用于需要延长电池寿命和通过其sub-GHz收发器获得较长射频距离的基本和复杂应用用例。! m! _4 e  {& Q9 I% \
- `" X/ S: t( k9 `9 N
为了确保全球兼容性,STM32WL MCU采用双电源输出和广泛的线性频率范围,可以满足任何未经许可的RF频谱需求。) r( x4 \2 R' u

/ C! ?8 L. \( f  q- J. K! S( W0 ~总的来说,STM32WL系列是STM32产品家族在sub-GHz无线连接领域的先驱之作,使用方便且性能可靠,非常适合广泛的工业和消费应用。
1 d% U+ f: o5 @( n4 V' }
/ R- v+ N5 T4 O0 c无线连接1 j* ^! Z9 H; P4 x4 Y; x

5 p9 p, r9 u' }; OSTM32WLE5微控制器符合LoRaWAN®规范的物理层要求,该规范由LoRa Alliance®发布。提供的LoRa®、(G)FSK、(G)MSK和BPSK调制也可以用于传统/专有协议。
! w+ E  t! Q  q; y; z; R0 E: y. u) f; G
该无线电适用于以遵从各种无线电法规为目标的系统,包括但不限于ETSI EN 300 220、FCC CFR 47 Part 15、中国监管要求、以及日本ARIB T-108等)连续频率覆盖范围为150 MHz~960 MHz,可以支持世界各地所有主要的sub-GHz ISM频段。
, T9 M4 c1 t( z+ A5 W
" l  U9 t1 f4 M系统外设$ d+ N' `& \4 g8 ?, H/ V+ m

* {& \( F3 d. Z. c* Q. eSTM32WLE5系列包含多种通信功能,包括最多43个GPIO、用于优化功耗的集成SMPS、以及多种低功耗模式,最大限度地延长电池寿命。双电源输出和广泛的线性频率范围,确保世界范围内的兼容性。
* Q+ b6 `/ j7 r& d+ B; `: P- [6 l( C5 Z
安全与ID- {; e6 x. `! N, Q& r

+ u; w% }) f- k除了具有无线和超低功耗特性,STM32WL微控制器还包含嵌入式安全硬件功能,如128/256位AES硬件加密、PCROP读写保护、采用椭圆曲线加密引擎的公钥加密。' V  S' Y( E) d
: c/ |. A: e0 H  U1 [% Z. z

2 C* i, V! m: B/ Z' y7 A% `, I2 {1 O! q3 a
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