STMCU小助手
发布时间:2022-1-4 11:00
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1 系统和存储$ ` E5 D# E l 1.1 系统总览 STM32使用双核架构,一个cortex-m4核负责app程序开发,一个cortex-m0核负责射频协议栈,还有一个radio子系统负责RF部分。
1.2 STM32WB总线架构, x$ A. S/ G3 S5 v) K 如下图所示,基本的外设都被CPU1域,也就是cortex-m4内核访问,CPU1和CPU2通过SRAM2通讯。* T- |9 e' ]) ]' t. D: i. w$ M t, O5 q1 i8 t1 I9 {7 M
1.3 总线矩阵
1.4 存储分布
1.5 STM32WB闪存特点" Y5 {2 c" ]: B; J$ ` 共享+ ^1 ^! D: \- C$ ] 闪存的一部分是为RF射频子系统CPU2保护的,为了安全区域,主机CPU1无法访问。2 [. R5 F; O+ n9 V, E( y# y ~ 使用ART加速 同时执行代码CM4和CM0+对MIPS的影响约为0%,在单独的AHB总线上,它有自己的时钟分频器。 3级保护 级别0(无保护)至级别2(最大保护) 限制 在射频活跃期间,flash擦除或存储不应该被启动。因为射频活跃期间cpu1会频繁读写flash。4 P! H! P1 s e 4 L* q! v( D$ ~: F( q3 t; {8 D* J 2 RF射频简介7 `$ ]8 T6 o4 |) x" ? 2.1 RF参数简介8 j: A" w8 x1 j, I, V5 L; L6 @/ a 模拟前端 最大输出功率; v3 O2 _& J; t* x8 f 集成巴伦,6dbm发射功率,具有1dbm步进调节/ r$ q! ~/ V k 专用引脚驱动外部PA,可以获得最大20dbm的输出功率1 q# W0 U8 ]& C + ~ i' E8 q& t9 e) P' ~ 接收灵敏度 BLE:1Mbps @-96dbm, 2Mbps @-94dbm(250kbps和125kbps不支持). l4 P3 M1 I1 k5 Y! f/ W- V$ B2 x4 z2 w 802.15.4:250kbps @ -100dbm 7 D% Q+ n# m; H 功耗@3.3V& g/ m# L* O/ {" n9 K) u TX:@0dbm:5.2mA RX:4.5mA- d& J3 r4 c t3 X- C( I stop2 with radio in standy (accurate clock LS12):1.8uA m! q( G9 x: v/ L+ m+ P - {7 I4 ~! L$ v$ \ 调制解调器 通过硬件格式化BLE包(对软件完全开放射频)支持1和2Mbps速率 IEEE 802.15.4 :硬件模式支持250Kbps通信速率) h+ V& y0 {! P5 f+ h. m; b 2.2 STM32WB典型外围电路. ]6 `5 ?3 r! b# }
: {8 o' Y0 [; ~ \4 C 2.3 STM32WB RF输入/输出匹配网络
# m4 @: N$ I+ R. M 一个Π型滤波网络加50Ω阻抗匹配。 3 电源管理 3.1 供电方案框图 如下图所示,各个电源阈单独供电,在供电选择上有很大的灵活性。6 ?0 k b3 E1 R4 d ( n* M- U8 x0 X' R+ a( t( `
2 f6 N8 } ^+ I, i7 k8 a 3.2 内部SMPS8 q% ^! K# b6 j2 n SMPS用于降低VDD电源8 i7 l3 ?6 G: D) D SMPS为数字核心和射频LDO供电 {- X: y2 E6 k9 O 当VDD电源高于BOR[1…4]阈值时,使用SMPS模式 低于此阈值使用旁路模式,支持及时切换1 m# \2 d" \' F! n 通过HW机制执行关闭,通过SW重新开启- W" ]# {- I4 e9 _0 n SMPS降遵循社保操作模式# |! ~/ G1 [& W% q1 G9 p3 K 在Run和stop0模式下为On 在stop1 2 待机standby和关机shutdown模式下,SMPS自动处于开放模式,唤醒时自动恢复进入前使用模式/ c' p, [2 m( c- V2 r5 M 3.3 电源配置 高性能使用SMPS 通过添加外部电容和线圈,SMPS用于降低功耗( X7 p: H/ w$ ^( f/ z P + H3 U* u) Z7 f
6 N- S4 o% l( g- B4 R 低成本今适用于LDO" ?& n" Q% W( q0 d 通过短接SMPS输入。LDO直接由VDD提供节省电容和电感成本,但是功耗会增加。 0 v7 P) b' d5 G+ D& j1 _! i/ s! P
3.4 SMPS原理图6 X) y) }5 t4 u: N" p
4 核间通信和安全管理' W B9 b7 P9 X 4.1 HSEM x) ~7 \. b$ r" ]/ Y. T; A' e7 r STM32WB集成硬件信号量模块,该模块用于同步进程和管理共享资源访问权限。具体如下。 管理和访问权限和同步1 S" Y6 _0 R3 _5 y4 |# W6 y3 T 运行于同一个cpu上的不同进程 不同的cpu% }0 t3 n5 D( l8 Y( Z/ Q/ K 32个硬件信号量+ W3 x$ b; z3 W D" L; _# j 两种锁定机制& m3 ?/ n( z3 C( E x9 ^+ X 2-step write, read back lock 1-step read lock 信号量释放产生中断 应用优势 防止共享资源访问冲突+ i6 _3 [) s1 Z) F* E 确保进程之间的同步) q2 D0 Z8 r a' \ b 无阻塞信号量处理9 O8 Q# T/ e2 U7 [2 R 4.1.1 HSEM框图 HSEM模块位于AHB总线上,由AHB接口和中断管理构成,每个CPU都有一个专用中断,并且都有自己的使能、状态、掩码和清除寄存器。每个信号量由两个寄存器组成,一个读写寄存器,用于在两步锁过程中对信号量进行写操作并读取信号量状态,它也可以释放信号量;另一个是读寄存器,它用于一步锁过程中的读取锁。
HSEM框图 - J3 d* b8 r4 W+ ~ T/ d
" k2 x( [0 q9 H, l 2步 写-回读锁机制 ; I0 x) G$ y1 N% c, @# b ^ ]' l" V# q$ f& I+ W
1步 锁机制 4.1.2 信号量使用 - 共享资源; T6 F4 O2 \6 S7 L6 ? 两个CPU可以同时访问的所有外设都受硬件信号量保护,在访问此类外设之前,应首先获取相关的信号量并在使用完之后释放。: n6 ~+ P7 E' p+ y ~8 m - Y6 d9 b2 N( r, P) s G
( Z f/ e' X! f2 n! F 4.1.3 信号量 - 闪存写入和擦除 要在闪存种写入,应用程序应该 获取Sem2 写入闪存3 q' s; Z! a2 C# Q1 C* O 释放sem2 擦除扇区,应用程序应该 获取Sem21 i7 c1 q% ?' A2 z2 @- y) V" ^ ?6 U 发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Actiity(erase_activity_ON)命令给CPU2 擦除一个或多个扇区 释放Sem2. u) _. N9 \ B 发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Activity( erase_activity_OFF ) 命令给 CPU2 4.2 IPCC9 z& p* Y4 _( J0 |" U6 B IPCC是核间通讯控制模块,它可以提供中断信令,允许微控制器以非阻塞的方式交换信息。; r) {4 D* d/ v 为通信信道管理提供非阻塞信令 消息可用性中断 流量开启中断通知8 q1 h8 v5 u. N9 T3 I3 h9 T ( K+ [' }5 S } 通讯方式 单工:每个方向的专用通道 半双工:单个共享双向通道; c( z& A4 P! e : B; E9 k) n3 u( P 最多6个双向通道 N) a* e% Z' C. J 通道数据存储在共享ram中( b* G" L$ H) E5 e9 g0 W% v 应用优势 非阻塞信息交换# ?7 j& P/ J: h; \, u2 Y 通道流量控制, p7 R, f9 L; C+ r9 O7 e/ I2 v 支持CPU sleep和stop模式" d* @, |2 Z* \4 {: U# U7 j1 ]% \ 4 X$ U% M% `- U3 a/ R
6 s- {: |5 `: L 4.3 安全管理 BLE外设可以安全使用以下外设" e1 P, p2 S- G AES1(仅限IP加密密钥)用于应用程序的加密引擎 AES2(Full IP)用于IEEE802.15.4的加密引擎) x: g" I7 |) [0 B PKA(Full IP)用于加密密钥的生成8 P! ^; x* l* l6 e7 B. A True RNG(Full IP)用于加密密钥的生成 对安全IP的访问由HSEM管理 HSEM x,y,z用于管理共享安全外围设备访问 # L6 U6 o) a; z' ]1 e0 s u+ M BLE堆栈提供以下加密密钥功能6 p" X( y6 ]4 j1 b6 g 密钥存储 密钥更新 密钥删除) ?! E% N5 k1 A% _' E; H 密钥加载(在AES1中) 4.4 Cortex-M0+安全性! C$ E' G9 T( ] {$ u" M9 L 闪存的上半部分只能由cortex-m0+访问. @: |0 j9 V! [: j 由安全选项字SFD和SFSA定义 全局安全使能8 j5 i3 U. O7 Q5 |( X7 o! D 允许通过安全选项字SBRD和SBRSA来添加SRAM2a上的部分安全性9 L# e- ]( i3 o$ Y0 v2 v( I 允许通过安全选项字SNBRD和SNBRSA来添加SRAM2b闪的部分安全性! S6 \" g( c* \2 g 运行通过SYSCFG使能外设的安全性 ( U$ m2 W) h1 G5 P8 v3 G" H4 c0 U
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