ST將STM32的功能和連接優(yōu)勢整合到無(wú)線(xiàn)MCU模塊中

2021-01-09

物聯(lián)網(wǎng)傳感器節點(diǎn)的射頻挑戰

典型的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)的框圖如下所示。

MCU收集并處理傳感器數據，同時(shí)還運行射頻（RF）協(xié)議棧。該堆棧通過(guò)無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器將收集到的數據發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，在網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行大量處理和數據傳輸。 

對于沒(méi)有或只有很少射頻設計經(jīng)驗的公司，設計收發(fā)器和天線(xiàn)可能會(huì )帶來(lái)嚴峻的挑戰。盡管如此，天線(xiàn)設計仍會(huì )對整體系統性能以及系統是否可以通過(guò)認證測試產(chǎn)生重大影響。

優(yōu)化收發(fā)器也可能與天線(xiàn)調諧一樣具有挑戰性。為了解決這些問(wèn)題，許多小型團隊通常必須將流程外包。除了設計復雜性之外，向產(chǎn)品添加無(wú)線(xiàn)連接的另一個(gè)主要障礙是：認證成本。

需要進(jìn)行許多實(shí)驗室測試，以確保產(chǎn)品符合所需的標準。這是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過(guò)程。對于試圖生產(chǎn)小批量產(chǎn)品的小團隊來(lái)說(shuō)，在測試和歸檔上花費數萬(wàn)甚至數十萬(wàn)美元可能是令人沮喪的。 

無(wú)線(xiàn)MCU可以幫助您

無(wú)線(xiàn)MCU將無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器與MCU集成在一起。因為設計師不必擔心將MCU連接到無(wú)線(xiàn)電，所以這大大簡(jiǎn)化了設計過(guò)程。

除了簡(jiǎn)化電路板設計并減少材料清單之外，這種集成方法還使設計不易受到干擾，因為它在收發(fā)器和MCU之間采用了較短的連接。

此外，使用無(wú)線(xiàn)MCU，設計人員可以從以下事實(shí)中受益：大部分設計已經(jīng)通過(guò)了認證測試。這使小公司可以節省大量時(shí)間和金錢(qián)。  

意法半導體的無(wú)線(xiàn)MCU：STM32WBx5

所述STM32WBx5家庭本質(zhì)上是一個(gè)STM32L4 MCU在64MHz運行（如應用處理器）和2.4GHz的無(wú)線(xiàn)電上的Cortex_M0實(shí)現+在32MHz（網(wǎng)絡(luò )處理器）上運行。當網(wǎng)絡(luò )處理器處理2.4 GHz無(wú)線(xiàn)電的無(wú)線(xiàn)操作時(shí)，Cortex-M4處理器可以實(shí)時(shí)運行應用程序。

STM32WBx5系列支持藍牙LE 5.2，IEEE 802.15.4 Zigbee，線(xiàn)程和并發(fā)無(wú)線(xiàn)標準。而且，該MCU系列提供了許多I / O，高達1 MB的閃存，一個(gè)浮點(diǎn)單元（FPU），以及可以幫助滿(mǎn)足應用程序低功耗要求的節能模式。 

STM32WB55xx的框圖。 

FPU允許在硬件中進(jìn)行32位浮點(diǎn)運算。由于設計人員不再需要檢查溢出，而這是使用定點(diǎn)處理器時(shí)所必需的，因此這簡(jiǎn)化了計算?；?span>Cortex-M4的32位MCU的FPU可能有用的一個(gè)示例應用是將GPS，加速度計和陀螺儀測量結合起來(lái)以提高定位精度。

除了上面討論的處理核心之外，STM32WBx5 MCU還包括無(wú)線(xiàn)IP和巴倫。該系列的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，該封裝與兩層PCB兼容，可以根據產(chǎn)品要求實(shí)現具有成本效益的解決方案。 

ST旨在進(jìn)一步簡(jiǎn)化流程

意法半導體最近宣布了一款基于STM32WB55無(wú)線(xiàn)MCU的緊湊型模塊。新模塊STM32WB5MMG包括一個(gè)微型天線(xiàn)，以及天線(xiàn)和接收器之間所需的匹配電路。 

STM32WB5MMG模塊的框圖。 

它還集成了內置開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）電路以及頻率控制組件。據說(shuō)新模塊集成了天線(xiàn)所有部件，可以進(jìn)一步加速新的藍牙LE和基于802.15.4的IoT設備的市場(chǎng)推廣。使用STM32WB5MMG模塊，可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化對認證的訪(fǎng)問(wèn)。

解決設計復雜性和認證成本的難題，使小型團隊可以更輕松地創(chuàng )建Bluetooth LE，Zigbee或Thread應用程序。  

優(yōu)化的足跡

STM32WB5MMG封裝在7mm x 11.3mm的封裝中，用于將主要功能的引腳放置在封裝周?chē)耐獠凯h(huán)上。當僅需要主要功能時(shí)，這使得該封裝與低成本的兩層PCB兼容。如下所示，用于附加功能的焊盤(pán)位于包裝的中間。   

網(wǎng)絡(luò )保護功能

受益于STM32WB55無(wú)線(xiàn)MCU的所有功能，STM32WB5MMG提供了安全的軟件更新，包括用于品牌保護和設備完整性的空中下載（OTA），客戶(hù)密鑰存儲和專(zhuān)有代碼讀取保護（PCROP），以保護開(kāi)發(fā)人員的知識產(chǎn)權，和公鑰認證（PKA）支持，用于對代碼和連接進(jìn)行密碼保護。