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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:1 Z7 d" n$ V  K& A7 e

7 ]7 S- S, `* n7 V3 W- _6 p1、STM32 ARM Cortex 32位微控制器。
2 q+ o' z9 @, M) H+ s
+ I5 J7 u' B9 E7 h0 c7 Y2 i4 l5 d2、STM32 ARM Cortex MPUs。: U  b# M6 `8 {4 i9 l( _

- X. [& P' @7 I3 Q3、STM8 8位MCU。/ u* j% t9 F  w/ m- L- Q3 j) A: \& ~6 A

1 M9 f1 f4 u& x( c) u2 ?4、经典MCU。
6 ?9 ]9 r% h! `; I) ~% O8 B
  w. b4 q' q& G如下图。
+ ~7 e' i. H+ L: s$ E* @" t1 x% Z5 I: o
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7 ~3 @" H: e8 p. P1 q

5 u3 r3 {6 t# T' u" 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。" E- n- T" }/ V; k
) X+ g0 G- }3 Q
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6 C# {9 o1 t4 X( T' K

' z- T  X9 X+ l7 j9 u
) y+ R4 r: }1 N- L$ J  S本文主要介绍无线STM32WB 系列和STM32WL系列。
" e( m: {) Y: T0 S% w( B
8 @8 @9 t9 E  t/ r, e一、双核、多协议无线STM32WB微控制器

3 C8 n' ?- A8 F4 a
; ]2 z, d  f1 g  D+ XSTM32WB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)。  h4 {, m- n4 t8 v

, E- X( Z* r3 K% v  u3 [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。4 d: \% q% I/ k5 V2 h* b3 e" L
( }7 N  X  L" c5 t- u4 _/ l* s3 e8 `
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。
+ o6 r) r) [2 M" Z, m0 F7 }) M9 I! o8 k( v* G* @. p! s' _
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。; ~1 R5 Y3 Q4 ]$ N! E
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。. R6 v7 i0 U* x- C8 I3 O) u# m( k
无线连接" y+ W! l% U6 e2 s8 {, H- _/ @* @1 {

! W( D6 F6 y+ R+ C3 `" v0 ]STM32WB55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。
' n* i0 u: Q+ `+ R7 K. v/ |
7 Q9 g8 X) e! R2 A$ h7 V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。
- |. Y9 X  D! ]& V
) C% T" c% s) b5 Z- Z系统外设
% y  M, ?% f6 l1 [' s7 K* ?. W( |5 b1 }. e7 Z5 Z/ d+ |
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。0 ]$ T( a" S* ~; q/ m% {( O
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。9 e: C( H+ J$ N0 E  [
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(。
; Y, c+ p  j; I/ s3 Q9 P* y% y: g7 k, M/ l8 A3 p0 o: W: d
安全与ID& {! _' V3 r  l
1 h8 C, l  H+ x$ {+ f% W
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。* e3 |9 g9 f" l; ~8 u
5 A6 b: y7 X* t3 D. j. ^
开发生态系统
) o- v, s+ x0 R4 H/ p  a; }/ S0 q+ I0 `% H1 Y  w. z
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。3 N$ \5 T6 e1 k- D5 i

1 P0 E. h% _0 F5 `( F1 f" R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。
: J  p- q9 U0 X
* P+ P# Z# @8 [* E0 l* N( r% kSTM32WB55 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。
4 R2 N$ h; H  D6 x1 b: O
9 @# F) M+ b, n8 D, o5 F% cSTM32CubeWB 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)。2 @' C/ {0 a. a

! ^. z! n; I4 h& eSTM32WB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。, h- P1 {* w8 @+ R& v1 @

+ h; V8 N7 h( N$ 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。1 K- g/ J4 o2 W; R5 J( G, }
) @- z7 V7 e4 ^6 ^5 z+ w
二、远距离无线STM32WL微控制器
1 B9 o# F  G6 [+ c, J6 Y' g
9 f0 M2 V: @: vSTM32WL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。1 \& g: f# k, ]$ m) X7 U" b
, d& s- y0 S; `
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。
5 l5 d) P# W& U- @8 n6 @8 S0 E
. C8 O! @+ Y: h4 o3 A$ p6 fSTM32WL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。0 ?  P! f, D- K' m; C/ d* O

) @% n" S8 m+ n! M( S6 W& R内嵌的sub-GHz收发器可根据需求配备LoRaWAN®无线电堆栈。! N  r$ t) z( @0 t- g2 ], o2 `
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。7 a" L# d5 \; p
% L  M6 c+ ~) L' ]( h4 S% D1 ^
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。
: e6 @3 h$ S, b( |9 M# ^8 K
; L) J4 @/ I- E! T3 H3 Q( x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。2 R) J* T- S7 u- ]

3 w% t1 X/ X# Z3 I' _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。! i7 c6 m$ j* ^1 z9 R8 Q' c) m7 d
: P: P$ R4 F: ^" }0 x" C0 I1 `
无线连接
  I3 {2 H- T+ C
5 a5 y1 _7 W# K9 j" M% ASTM32WLE5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。
, @3 l; b% [; i% S
% a6 m6 k. p1 G% {5 Q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。
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系统外设
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STM32WLE5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。( C1 o9 v$ U9 ~' J( Y) ^6 u
/ S# Q: {, j  H6 D
安全与ID
4 A, q0 G# g( P: R3 K7 o, i8 o
6 g/ F' x1 j$ K( x$ [  p9 ^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。" |. R  v' L' y7 _' q9 B* v  ?$ i

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1 Z. d. m9 u6 _' c6 k0 Y1 Q0 ~4 f- B' m; n9 A% ?" q
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