高度集成微控制器 加快物联网装置开发速度

高度集成微控制器 加快物联网装置开发速度

当前的物联网(IoT)装置采用的通信协议相当多样,包括超低功耗蓝牙(Bluetooth® LE)、Thread、Zigbee等协议,一方面想要支持多种协议,一方面又希望缩小产品尺寸与降低功耗,便需要采用高度集成的芯片。本文将为您介绍由意法半导体(STMicroelectronics)所推出集成多种通信协议的微控制器,以了解其产品性能与优势。

 

微控制器集成通信协议 缩小产品体积、降低功耗

物联网装置大多采用无线方式连结,依据应用的不同,则会选用不同的无线通信协议,当前最主流的无线通信协议包括超低功耗蓝牙、Thread、Zigbee等协议,这些协议各有其优缺点,但都强调其低功耗的特性,以便满足用电池供电的物联网装置需求。无论采用何种通信协议,微控制器则是物联网装置必备的运算内核,因此将微控制器集成无线通信协议功能,将可有效地缩小产品体积、降低功耗。

 

双内核微控制器 实现更低的BOM成本

针对物联网装置对系统功能与功耗上的需求,意法半导体特别推出了STM32WB无线微控制器系列,STM32WB是基于运行于64 MHz的Arm® Cortex®‐M4核心(应用处理器),以及运行于32 MHz的Arm Cortex‐M0+核心(网络处理器),内置ART Accelerator™,具有高达1 MB的闪存与高达256KB SRAM,并支持Bluetooth LE 5.0和IEEE 802.15.4无线标准(比如ZigBee和Thread),两个完全独立的核心使STM32WB微控制器具备创新型架构,可针对实时执行(与无线电相关的软件处理)进行优化,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。

STM32WB微控制器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。传统单核微控制器在分时应用(如同时要处理网络功能)时便显得力有未逮,也需要更长的处理时间,并产生庞大的电流消耗,且需要搭配其他的微控制器,导致成本增加。STM32WB则是SOC单芯片解决方案,具有丰富的灵活性,具备易于开发的用户体验,并是可延长电池寿命、多合一的解决方案,可节省成本、加快上市时间,并可简化产品的认证流程。

STM32WB微控制器系列可应用在照明、工业装置、信标、装置整体管理、健身/卫生保健、住家安全与音频应用等领域,具备高效能、低功耗,并支持安全功能,也提供完整的产品开发环境,是研发物联网产品的最佳解决方案。

 

支持多重无线通信协议 满足各种应用的多样需求

STM32WB微控制器支持的无线连接相当多样,包括超低功耗蓝牙、IEEE 802.15.4标准、Zigbee、Thread。内置的蓝牙低功耗射频收发器采用蓝牙技术联盟认可的Bluetooth™ 5.0无线协议栈和配置文件,具有2 Mbps运作模式,速度提高了2倍,支持符合Mesh配置文件要求的V1.0蓝牙技术联盟版本,可通过蓝牙Mesh扩展网络覆盖范围,以及适用于任何蓝牙低功耗或专有解决方案(包括Zephyr或Arm Cordio协议栈)的主机控制器接口(HCI)。

此外,STM32WB微控制器支持通用的IEEE 802.15.4 MAC层,以确保STM32WB可以运行专有协议或全栈,包括Zigbee PRO 2017和低功耗OpenThread Mesh网络协议,为设计人员提供更多将设备连接到物联网的选项。STM32WB具备同级最佳的射频能力,输出功率高达+ 6dBm,链路预算为102 dB,适用于对功耗敏感的应用,RX仅需4.5mA,TX仅需5.2mA(@ 0dBm),并提供不同的认证配置,以在设备尺寸和OTA功能方面实现更大自由度,以实现平台优化。

 

支持丰富的外设与安全功能 提供优化的解决方案

STM32WB微控制器系列包括STM32WBx5与STM32WBx0。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。STM32WBx0超值系列则侧重于基本配置,为开发人员提供功能优化且经济划算的解决方案。

STM32WB微控制器系列具有丰富的系统外设,STM32WBx5系列具有多种通信功能,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。STM32WBx0超值系列则面向入门级解决方案,提供基本的外设组合,并降低了温度范围。

除了其无线和超低功耗特性以外,STM32WB微控制器还嵌入了一些安全功能,这些功能可降低设备维护需求,并确保终端设备可信且无法克隆。STM32WB微控制器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。

 

完整生态系统 易于产品与应用程序开发

STM32WB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。STM32WB拥有完整的开发生态系统,包括STM32WB55 Nucleo套装和STM32Cube生态系统,可构成完整的软件开发工具组合,便于客户快速轻松地开始应用程序的开发。这些工具套装配有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。

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。STM32CubeWB微控制器软件包则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)。

STM32WB系列兼容STM32CubeMX微控制器的初始化、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。除了板载调试工具,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。

 

结语

STM32WB系列支持开放式2.4 GHz无线电多协议,以及双核、完全控制的超低功耗能力,并具备物联网保护能力,大规模集成以节省成本,并提供大容量的内存空间,以及先进的射频与系统开发工具,将是当前开发物联网装置最佳的解决方案。

 

特色产品

STM32WB