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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:
+ u# |7 E2 f( f  [% @6 s) ?7 S2 E3 A; ^
1、STM32 ARM Cortex 32位微控制器。
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2 `1 Y" R% Y9 }; b) B( X5 ~2、STM32 ARM Cortex MPUs。# U4 c4 n  C7 e# n
, S! ~8 Y% E! I9 ^
3、STM8 8位MCU。
7 |7 o( n/ L' o0 v7 P6 }$ N& q& y! c: _( g
4、经典MCU。" _7 P6 v4 a: o" l
" M% ^7 h3 J5 ]
如下图。/ U1 S  D* z2 M- n/ j: Z
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3 e; d3 S3 [, p
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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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  D! S6 \- A8 @( ?本文主要介绍无线STM32WB 系列和STM32WL系列。: l! k6 a- O8 c7 `. {+ L; S1 `7 s
: g3 ?( t# ?: ^( ~; G: R: e, i
一、双核、多协议无线STM32WB微控制器

9 n6 i: L8 ]& }: C" H: y
1 ~# a# h/ i4 Y% GSTM32WB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)。
; B  ~5 ]- m; @4 z  z# v1 ~+ W
1 i: l- ?8 v7 P! v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。
/ x' @: v. T, G- @$ m# p% O4 M- z3 x) p' e
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。
. d3 E3 W  Q; P6 _, g
9 U7 d6 O1 a- Q: f& kSTM32WBx5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。
( d* p& X! ~: X/ V# P4 h' \4 JSTM32WBx0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。
& J0 u9 O# w2 Q0 k0 y( a无线连接
* }- U- u. s* @$ ^" y* V5 F! ]
% Z, {4 L( E: }' D1 HSTM32WB55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。, o9 d# l0 ?1 x2 U4 L9 F5 M
+ M6 T) t3 @! Y+ |3 ?; t
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。
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系统外设
( D. l( N2 d5 x9 k3 ?$ C) K
; Q/ {" l6 Z: ~4 tSTM32WBx5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。
* ~7 @9 \; w  M& f4 `- n) ~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。
( ~. c3 B1 |% q+ |- 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(。6 i5 m5 }( Z  q$ D

; j9 F9 e2 c& \3 T- R7 J& Q安全与ID
; ?9 U. J% \# O- N8 ~; |& C. A% }' J8 ]! n' g$ |0 e- d
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。
2 p. e9 |7 o; N+ Y* }
0 ~6 {& U! G8 T6 S开发生态系统
: z) i1 O8 ^( n1 ]7 H+ {2 e7 T
- Z( `, O, k+ m: c9 XSTM32WB55 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。
2 o5 K  C! p( H& a2 S6 k: D/ p( [  \2 I* Y! R- @" q* d
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。
0 S. ^0 o4 u8 ]2 l' Y6 W1 g9 ^; M
# A6 ^2 K% p4 _; N  o% o% pSTM32WB55 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。
0 ^- C; [) n: O# l. _5 e% d1 V( I. P- L
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)。5 z; J9 K: t5 ?! S0 U4 k7 `
7 ?3 W1 }( C" W& h
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。
( k% O% u, _% r' q! M$ a# Q/ ~9 C& j0 H/ ~
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。
) r  N9 X$ C8 \4 E: x+ K
9 Z" O. G$ d4 r5 g6 g) d" y二、远距离无线STM32WL微控制器
0 G" S/ O5 [9 j- p; w6 b% z+ M5 t( k* \
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。1 r6 t! F5 h+ S* g9 ^1 B
, j& h, N8 x5 R' q6 R
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。
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STM32WL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。6 r% Q8 z4 Y" f! m+ j# @

0 z% Q$ N1 ^9 n! M内嵌的sub-GHz收发器可根据需求配备LoRaWAN®无线电堆栈。
; b# N! v4 n/ T$ M' \' J# E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。
# Q% G3 H# \6 L
& O+ E: Y# N% XSTM32WL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。
# S5 e1 }! M% y- D
3 c1 y- ^* ^' 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。( x# T2 D- }. i' U% t5 I: o

! I& V! p& E7 ~; S* D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。
6 g- L+ p3 m" s7 ~7 ]' p  [- k# A
无线连接: M9 K  t9 m2 b
2 W# k7 ~1 ?% l5 [
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。
7 p$ K" g* z, D# J9 K- ]2 v* @( ~; P
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。# g$ s, G& t8 L& {7 E

- C: P$ }4 p& ?4 x- |* k+ f' h系统外设# T6 Z) o7 q' o! |# L7 l
6 j; ~% ?! [0 U1 j- k6 h
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。
; D* o) J; r: O
4 {/ \/ ^1 G' {0 q安全与ID
: f/ o1 y* U6 c! ]& b
0 t: F# Y6 R+ D; v4 _5 `3 z6 Z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。4 S- |1 }" |, b2 U; T
: Z4 M1 [; @6 h; G
; G) }- L2 W% O$ S
$ b/ Z* W% j$ S& i0 }: T
. @9 @8 o. j2 B& P3 X' I; B

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