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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:
  Q2 w4 E6 l+ \0 S! _: s) o$ M% T
8 v* i/ r; s& F0 p, i1、STM32 ARM Cortex 32位微控制器。, S* L  p' m4 W/ {5 O5 [

! I/ e) m+ ^9 T3 P! ?9 C2、STM32 ARM Cortex MPUs。" e/ Y" M+ @$ L3 x+ _7 e7 H

; A0 a: Z  h! l$ `3、STM8 8位MCU。" P5 _3 o1 l. a" K9 a/ |& ~

$ M! f. p( P/ L# ?4 @4、经典MCU。) S% W# _9 k1 h! M; {- _- B

# f: e) W0 ?6 l% z如下图。8 _( Y) s4 y* q% \3 X: v, q# `

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, I: Y) j3 Q2 k7 Q2 E

0 @: Z7 ~( ]+ B9 @8 ^+ T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。
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3 G* O* m0 \# M# u! h( E) S3 p0 l- l3 Z3 i6 ?' @5 }* O( S
本文主要介绍无线STM32WB 系列和STM32WL系列。) s; x( J- a2 B& E8 w0 o% h6 m

' J( U7 W  P$ H$ B, i# A一、双核、多协议无线STM32WB微控制器
8 ~/ g! b+ H" Z( q( z( S0 R* Y- Y% m7 x
, Q9 A4 A. o9 P8 x" B
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)。
2 y; {7 w3 r3 R0 P  ~1 k" J& i) N7 Y
2 @2 ?" f5 f3 h/ u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。
& p4 B7 b# j5 \) j( ]' p
- p! y, U1 l! V8 }+ \+ |- n% YSTM32WB 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。
4 P- ?2 {9 D8 E- \; T
! j( ?/ A6 q' l! cSTM32WBx5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。: m2 O* E' W6 l+ b
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。5 b* N* b# K6 M% [% e4 M2 k6 g
无线连接( D  m5 ~& a; N% R6 Q/ N

* S0 p. k8 k, V; {, I/ xSTM32WB55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。
" u/ k& r, i+ v( F, k- }" J5 B2 R! a9 b$ m2 q' ^0 E; |1 |
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。  x$ a. [1 {* h$ G
) g) ?5 B& y( l# l: f6 Y/ W
系统外设
8 R  ?$ J5 t' M  q% a! B: ~2 f- l3 ]( W7 R! a0 @
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。
8 u3 C4 f  g6 H8 u' H' C2 p  ISTM32WBx0 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。
. g. }5 \! B% H/ y1 p& l* [- r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(。
! G. S: v) [; E1 d
1 c2 c4 P2 O* L; ]# s5 a  s安全与ID
% r& P4 x3 i  g3 n' c, F1 l$ M) H2 z, t
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。
0 y5 Y) h) A  F" T
- O0 T7 ]$ ?/ s) S! Z5 Y% j开发生态系统
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9 \: {# j- U% ?: S- ^7 tSTM32WB55 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。+ p9 n$ ]8 f6 {

6 q* r% s6 T& p) W7 f; r# G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。* z$ f% I4 _* g
$ b  H- n8 q4 F- z  E- c0 P
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。
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9 u% ~& I  h/ x0 rSTM32CubeWB 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)。* s# w4 {% E5 s9 P' ]1 G- E

8 L- R$ V7 a  R$ V  O& ^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。4 m) ]/ x+ ~5 `

( G* x0 t: d  g( b. e4 w: ?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。
/ f# O9 K! r5 {) o( y2 u: ^! n5 R3 \8 G" [) \$ E1 O+ L* Q$ {- Y
二、远距离无线STM32WL微控制器6 C" J0 H0 ?( z: j5 d

* d# y0 V3 |2 U8 h: [STM32WL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。
& ?* @/ f+ C& v  g( }5 S* Y$ ~+ e+ J% V5 p" h& [
STM32WL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。
, R  u5 g4 O: q" h; N' p+ q3 |8 c
; y+ C8 Z+ L1 o( C$ V' e4 ISTM32WL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。
; l7 w1 C% r9 W' `* s9 k) n% ^  z/ i3 x: X5 O9 ^6 G* ?# O6 w
内嵌的sub-GHz收发器可根据需求配备LoRaWAN®无线电堆栈。8 E3 v+ Y, ~' Z# b3 p
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。
( Y; _, B0 L) D* ?9 f+ w1 {; v, p( {+ C7 J0 Q$ Y% b# J
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。, `' T' R7 x% x- U- i: Q

0 l# ]+ P, |: r0 n/ o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。* W5 D* w! Y) g
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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。
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无线连接
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STM32WLE5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。
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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。0 |( Y- U& B* Z) i* R: d

) m8 I$ h* q2 @; n系统外设2 I8 ]3 S. ~' a! J5 v

+ }! h  n1 E( 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。
! L9 ~: _1 B5 H) R& V
0 G; W8 O. b* e& F' j" R4 J安全与ID9 p! ~& Q- a1 H1 ~+ Z# |" `  n" k
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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。
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. S$ m* A9 d: c: n) Z5 w* I- S/ x1 k: e2 H3 B( M  Z

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