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STM32WL帶有嵌入式LoRa收發器的MCU

星星科技指導員 ? 來源:意法半導體 ? 作者:意法半導體 ? 2022-05-13 10:25 ? 次閱讀

STM32WL是世界上第一款在其硅片上集成 LoRa 收發器的無線微控制器。到目前為止,該行業要么擁有分立的 MCU 和收發器,要么擁有相同封裝但不同裸片的兩個組件(系統級封裝)。新器件通過實現更簡單、更靈活、更集成和更節能的設計,為原始應用打開了大門。我們今天推出的首批 STM32WL 面向 OEM 和選定的 ST 客戶,他們也可以按需訪問 LoRAWAN 堆棧,從而加快他們的生產量產。因此,讓我們更好地理解為什么業界如此熱衷于支持 LoRa 的片上系統以及使 STM32WL 與眾不同的 ST 優化。

為什么在 STM32 MCU 中使用 LoRa?

在進行的一項調查中,研究人員確定 LoRa 可以解決困擾物聯網設備廣泛采用的重大挑戰。它使用亞千兆赫頻率及其啁啾擴頻調制技術,可以實現長距離傳輸小型封裝,同時使其更能抵御干擾,整體上更穩健。事實上,在國際電力與能源系統雜志2上發表的另一篇論文中,中國學者表明,LoRa是一種優秀的智能電網調制方式,為優化智能電表的實施提供了方法論。他們還指出,智能電網是減少溫室氣體排放和滿足最新歐洲標準的重要工具。因此,STM32WL 是邁向遠程 (LoRa) 技術民主化的重要一步。

為什么 STM32WL 更靈活?雙輸出功率和多重調制

新設備嵌入了基于 Semtech SX126x 的特殊設計無線電,提供兩種功率輸出:一個高達 15 dBm,另一個高達 22 dBm。此外,由于收發器提供150 MHz 至 960 MHz 的線性頻率范圍,因此可以在世界各地使用 STM32WL。例如,歐洲標準要求 LoRa 系統使用較低的輸出和 868 MHz 的頻率,而北美可以高達 22 dBm 并需要 915 MHz。因此,開發人員可以根據他們的特定地區定制 STM32WL 系列,優化其性能,并輕松地將他們的系統開放給其他國家。 此外,能夠為 STM32 MCU 和收發器驗證一個組件將節省時間并降低材料清單和運營成本。

STM32WL 的亞千兆赫收發器與LoRa、(G)FSK、(G)MSK和BPSK調制方案兼容。很容易低估此功能的范圍。然而,這意味著 STM32WL 可以通過 LoRa 調制運行 LoRaWAN 堆棧和 Sigfox 堆棧,這要歸功于它對二進制相移鍵控 (BPSK) 的支持。公司不再需要在兩者之間做出選擇。與 (G)FSK 和 (G)MSK 以及 BPSK 的兼容性意味著 STM32WL 還將與在尋求創建獨特解決方案的組織中流行的專有協議一起使用。因此,支持所有這些調制增加了 STM32WL 的靈活性和國際吸引力。

為什么 STM32WL 如此高效?架構優化和內存空間

STM32WL 受益于STM32WB 上引入的優化,STM32WB 是集成藍牙模塊的 STM32 MCU,于 2019 年上市。傳統上,工程師需要兩個 32 MHz 外部晶體:一個與 Cortex-M4 同步,另一個用于 LoRa 收發器。由于我們的架構實現,系統只需要一個晶體作為 MCU 和無線電的高速時鐘,從而有助于減少材料清單和簡化 PCB 設計。

我們通過包括一個開關模式電源和一個 LDO 來優化電源管理,以縮短 STM32WL 從任何低功耗模式的喚醒時間。準備好此類 SMPS 通常需要大約 60 μs,但由于 LDO 的存在,即使 SMPS 尚未準備好,MCU 也可以在 5 μs 或更短的時間內喚醒。當 STM32WL 退出睡眠、停止或待機狀態時,系統首先使用 LDO 并可以在等待 SMPS 準備就緒的同時開始處理信息。

意法半導體針對各種內存需求進行了規劃,并將推出具有 64 KB、128 KB 和 256 KB 閃存的設備,以滿足各種開發人員的應用需求,同時幫助他們實現成本目標。因此,團隊可以在更大的測試模型上編寫他們的軟件,而不必過多擔心資源耗盡,然后花時間優化他們的代碼以在更小的內存占用上運行。由于即將推出的 STM32CubeMX 版本,將 LoRa 無線電與 STM32 MCU 放在同一個芯片上也使引腳配置更簡單。

如何準備 STM32WL?

希望為 STM32WL 的大眾市場可用性做準備的愛好者或專業人士可以開始研究STM32L4 Nucleo 板和 Semtech 擴展板,例如 SX1262DVK1DAS、SX1262DVK1CAS 或 SX1262DVK1BAS。STM32L4 與 STM32WL 中的 Cortex-M4 非常接近,開發人員可以試驗其安全性和安全性功能,例如內存保護、私鑰加速、真隨機數生成器、糾錯系統和看門狗等。將代碼移植到 STM32WL 將需要更改,但它們將是最小的,從而使團隊能夠在競爭中占得先機。今天運送給 OEM 的設備使用 BGA 外殼,但到 2020 年底將提供更多種類的封裝以及 Sigfox 堆棧。

審核編輯:郭婷

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