STM32WL，全球首顆內(nèi)置LoRa收發(fā)器的SoC，加快LoRa??IoT智能設(shè)備開(kāi)發(fā)

MCU多種多樣，芯片設(shè)計(jì)一直沿著這樣的思路：通過(guò)提供不同的內(nèi)核、不同的存儲(chǔ)器容量、不同的外設(shè)和封裝選擇，給客戶帶來(lái)可覆蓋不同應(yīng)用的芯片級(jí)解決方案。自2018年第一顆無(wú)線MCU系列STM32WB問(wèn)世，STM32便邁入無(wú)線進(jìn)擊路。

物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)者需要考慮的因素很多，包括成本、速率、壽命、移動(dòng)性和覆蓋范圍等等，因此也產(chǎn)生了多種組網(wǎng)技術(shù)，有官方加持的授權(quán)頻段技術(shù)，也有生機(jī)勃勃的非授權(quán)頻段技術(shù)。低功耗、遠(yuǎn)距離、大連接的 LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，因其獨(dú)特的靈活性脫穎而出，得到物聯(lián)網(wǎng)業(yè)界認(rèn)可。

LoRa 作為 LPWAN 主流技術(shù)之一，正在賦能智慧城市中的物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型，為智慧物流、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供適配技術(shù)，降低智慧農(nóng)業(yè)的鏈路預(yù)算，優(yōu)化智能家居的電池壽命。

LoRa“老辣”

LoRa，是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案，屬于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)之一，采用線性調(diào)制擴(kuò)頻的方式，能顯著提高接收靈敏度。LoRa是“Long Range”的縮寫(xiě)，最大特點(diǎn)就是長(zhǎng)距離通信。

LoRa技術(shù)最初是由法國(guó)公司Cycleo研發(fā)，后被美國(guó)公司Semtech（升特）收購(gòu)，并基于LoRa技術(shù)開(kāi)發(fā)出一整套LoRa通信芯片解決方案，包括用于網(wǎng)關(guān)和終端上不同款的LoRa芯片，這是一種新型的基于1GHz以下的超長(zhǎng)距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的芯片。LoRa憑借其驚人的靈敏度（-148dbm）、強(qiáng)悍的抗干擾能力、出色的系統(tǒng)容量表現(xiàn)，贏得了廣泛的關(guān)注。LoRa改變了傳輸功耗和傳輸距離之間的平衡，為業(yè)界提供了一個(gè)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)電池壽命、大系統(tǒng)容量、低硬件成本的全新通信技術(shù)，而這正是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）所需要的。

Semtech還發(fā)起成立了國(guó)際LoRa聯(lián)盟（LoRa Alliance），制定并優(yōu)化LoRaWAN協(xié)議，這種大容量、低功耗的星形組網(wǎng)架構(gòu)和協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線廣域組網(wǎng)。從LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來(lái)看，LoRa調(diào)制技術(shù)主要用于終端節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)之間數(shù)據(jù)傳輸。

眾所周知，一項(xiàng)技術(shù)能不能發(fā)揚(yáng)光大，最主要就是看它的生態(tài)系統(tǒng)是否強(qiáng)大。目前，LoRaWAN標(biāo)準(zhǔn)已建立起LoRa芯片、模組、基站或網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)的完整生態(tài)鏈。?近幾年，LoRa在全世界跑馬圈地，高速發(fā)展，不乏大量應(yīng)用場(chǎng)景落地的案例。截止目前，在全球范圍內(nèi)已有超過(guò)1億個(gè)LoRa終端接入節(jié)點(diǎn)，以技術(shù)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，以市場(chǎng)驗(yàn)證落地，LoRa技術(shù)將成為全球物聯(lián)網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)作為最大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用市場(chǎng)，承擔(dān)了近半的LoRa節(jié)點(diǎn)部署數(shù)量，在能源、公共安全、智慧樓宇、電力、軍事工業(yè)等行業(yè)都得到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用；同時(shí)，LoRa技術(shù)在室內(nèi)和社區(qū)場(chǎng)景應(yīng)用，也不斷發(fā)力，這將會(huì)成為L(zhǎng)oRa最值得期待的市場(chǎng)。

為什么要在STM32 MCU中內(nèi)置LoRa？

作為STM32 RF 連接產(chǎn)品組合的補(bǔ)充，STM32WL 片上系統(tǒng)在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 無(wú)線控制單元，是世界上第一顆將LoRa收發(fā)器集成到SoC芯片上的無(wú)線微控制器。之前，市場(chǎng)上的LoRa無(wú)線解決方案，要么是分立的微控制器和收發(fā)器，要么是兩個(gè)組件使用同一封裝，但使用不同的裸片，即系統(tǒng)級(jí)封裝。STM32WL通過(guò)實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更靈活、更高集成度和更節(jié)能的設(shè)計(jì)，賦能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

?LoRa是有能力解決泛在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)難題的技術(shù)之一。它使用亞千兆赫茲頻率以及其Chirp擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)小數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)距離傳輸，同時(shí)使其具有更強(qiáng)的抗干擾能力和更強(qiáng)的整體性。LoRa最早最成功的應(yīng)用是智能電表，可以說(shuō)“為表而生”。在《國(guó)際電力與能源系統(tǒng)雜志》上發(fā)表的一篇論文中，中國(guó)學(xué)者表明，LoRa技術(shù)可對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行出色調(diào)制，并提供了優(yōu)化智能電表實(shí)施的有效途徑。在這樣的B端應(yīng)用場(chǎng)景下，STM32WL的問(wèn)世是邁向遠(yuǎn)程（LoRa）技術(shù)普適化的重要一步。

STM32WL 微控制器以 Arm? Cortex?‐M4 內(nèi)核架構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建，支持多種調(diào)制模式LoRa?、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK，能夠以一種完全開(kāi)放的方式確保采用 LoRaWAN? 或任何其它適合協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)無(wú)線應(yīng)用靈活性。STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 無(wú)線電功能，可滿足工業(yè)和消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中各種低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 無(wú)線應(yīng)用的需求。

借助深度集成，STM32WL的創(chuàng)新型開(kāi)放式架構(gòu)針對(duì)LoRaWAN? 傳統(tǒng)/專(zhuān)有協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)靈活的資源使用和高效的電源管理，這有助于在降低 BOM 成本的同時(shí)提供更出色的用戶體驗(yàn)。

STM32WL 系列采用與超低功耗 STM32L4 微控制器中實(shí)現(xiàn)的同種技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，為需要通過(guò)sub-GHz 收發(fā)器延長(zhǎng)電池使用壽命和擴(kuò)展 RF 距離的應(yīng)用提供相似的數(shù)字和模擬外設(shè)。為確保全球兼容性，STM32WL MCU 提供了雙電源輸出和寬泛線性頻率范圍，以滿足任何非授權(quán) RF 頻譜的需求。?

STM32WLE5 系列具有豐富的利于通信的外設(shè)及特性，包括多達(dá) 43 個(gè) GPIO、用于優(yōu)化功耗的集成 SMPS 以及多種可最大限度延長(zhǎng)電池使用壽命的低功耗模式。雙電源輸出和寬線性頻率范圍確保全球兼容性。?

除了無(wú)線和超低功耗特性外，STM32WL 微控制器還包括嵌入式安全硬件功能，例如 128 位/256 位 AES 硬件加密、PCROP讀/寫(xiě)保護(hù)以及使用橢圓曲線加密引擎的公鑰加密。

總體而言，STM32WL 產(chǎn)品是?STM32?系列在 sub-GHz 無(wú)線連接領(lǐng)域的領(lǐng)軍產(chǎn)品，兼具易用性和可靠性，同時(shí)可完美滿足各種工業(yè)和消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用的需求。

為什么STM32WL更靈活？雙電源輸出和多重調(diào)試

STM32WLE5 微控制器符合 LoRa Alliance? 發(fā)布的 LoRaWAN? 規(guī)范的物理層要求。其支持的 LoRa?、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK調(diào)制也可用于傳統(tǒng)或?qū)Ｓ袇f(xié)議。

無(wú)線電功能適用于以符合無(wú)線電法規(guī)為目標(biāo)的系統(tǒng)，這些法規(guī)包括但不限于 ETSI EN 300 220、FCC CFR 47 第 15 部分、“中國(guó)法規(guī)要求”和日本 ARIB T-108。從150 MHz 到 960 MHz 的連續(xù)頻率覆蓋可以支持全球所有主要的 sub-GHz ISM 頻段。

STM32L現(xiàn)有5大子系列，STM32L0、STM32L1、STM32L4/STM32L4+和剛剛宣布量產(chǎn)的STM32L5，為低功耗應(yīng)用提供了完整的解決方案。除去基于Arm Cortex-M33 內(nèi)核的STM32L5，更強(qiáng)調(diào)安全功能，其他四個(gè)系列各有千秋，又可實(shí)現(xiàn)快速移植。

STM32WL同樣也被納入STM32生態(tài)系統(tǒng)。硬件開(kāi)發(fā)板NUCLEO-WL55JC1嵌入了基于Semtech SX126x的經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的射頻模塊，有兩種功率輸出：一種功率高達(dá)15dBm，另一種功率高達(dá)22 dBm。此外，由于收發(fā)器提供的線性頻率范圍為150 MHz至960 MHz，這使得STM32WL可在全球應(yīng)用。例如，歐洲標(biāo)準(zhǔn)要求LoRa系統(tǒng)使用較低的輸出和868 MHz的頻率，而北美可能會(huì)提高到22 dBm，并要求915 MHz。因此，開(kāi)發(fā)人員可以針對(duì)特定地區(qū)定制STM32WL系列，優(yōu)化其性能，并輕松地向其他國(guó)家開(kāi)放其系統(tǒng)。集成通用MCU和LoRa收發(fā)器的STM32WL，可以節(jié)省時(shí)間并減少物料清單和運(yùn)營(yíng)成本。STM32WL的千兆赫收發(fā)器與LoRa，（G）FSK，（G）MSK和BPSK調(diào)制方案兼容。由于它支持二進(jìn)制相移鍵控（BPSK），因此STM32WL可以通過(guò)LoRa調(diào)制同時(shí)運(yùn)行LoRaWAN堆棧和Sigfox堆棧。與（G）FSK和（G）MSK以及BPSK的兼容性，表明STM32WL也可與專(zhuān)有協(xié)議兼容。?支持所有這些調(diào)制技術(shù)，讓STM32WL具有更大的靈活性和全球兼容性。

為什么STM32WL如此高效？架構(gòu)優(yōu)化和內(nèi)存空間

STM32現(xiàn)有兩款無(wú)線系列產(chǎn)品，STM32WB是集成了藍(lán)牙模塊的STM32 MCU，于2019年上市，而剛剛問(wèn)世的STM32WL受益于STM32WB上引入的優(yōu)化功能。以往，工程師需要兩個(gè)32 MHz外部晶體：一個(gè)與Cortex-M4同步，另一個(gè)用于LoRa收發(fā)器；而STM32WL的體系結(jié)構(gòu)，僅需一個(gè)晶體即可用于MCU和無(wú)線電的高速時(shí)鐘，從而有助于減少物料清單并簡(jiǎn)化PCB設(shè)計(jì)。

我們通過(guò)包括一個(gè)開(kāi)關(guān)電源和一個(gè)LDO來(lái)優(yōu)化電源管理，以縮短STM32WL從任何低功耗模式的喚醒時(shí)間。準(zhǔn)備好此類(lèi)SMPS通常大約需要60 μs，但是由于LDO的存在，即使SMPS還沒(méi)有準(zhǔn)備好，MCU也可以在5 μs或更短的時(shí)間內(nèi)喚醒。使STM32WL處于睡眠，停止或待機(jī)狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)首先使用LDO，并且可以在等待SMPS準(zhǔn)備就緒時(shí)開(kāi)始處理信息。

STM32WL有多種內(nèi)存選擇，64 KB、128 KB和256 KBFlash，以滿足開(kāi)發(fā)人員的各種應(yīng)用需求，同時(shí)還幫助控制成本。因此，團(tuán)隊(duì)可以在更大的測(cè)試模型上編寫(xiě)軟件，而不必?fù)?dān)心過(guò)多的資源消耗，然后花時(shí)間優(yōu)化代碼以在較小的內(nèi)存占用量上運(yùn)行。

即將推出的STM32CubeMX新版本，將LoRa無(wú)線電與STM32 MCU放在同一芯片上也使引腳配置更加簡(jiǎn)單。

STM32WL新品上市之際，特邀各位蝶粉參與有獎(jiǎng)問(wèn)卷活動(dòng)。

活動(dòng)流程：

1. 關(guān)注STM32公眾號(hào)，回復(fù)“WL問(wèn)卷”；

2. 填寫(xiě)STM32WL調(diào)查問(wèn)卷。

活動(dòng)時(shí)間：

2020年4月22日 -?5月5日，STM32用戶參與問(wèn)卷調(diào)查

2020年5月6日，通過(guò)“STM32”公示獲獎(jiǎng)名單

活動(dòng)獎(jiǎng)品：

一等獎(jiǎng)：從有效問(wèn)卷中抽取3名用戶，贈(zèng)送最新NUCLEO-WL55JC2開(kāi)發(fā)板試用嘗鮮；

二等獎(jiǎng)：從有效問(wèn)卷中抽取20位用戶，用戶需在STM32天貓旗艦店消費(fèi)滿150元，贈(zèng)送京東卡100元；

三等獎(jiǎng)：從有效問(wèn)卷中抽取20位用戶，用戶需在STM32天貓旗艦店消費(fèi)滿80元，贈(zèng)送京東卡50元。

注：獲二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)用戶，憑4月22日-5月19日在STM32天貓旗艦店的訂單號(hào)及確認(rèn)收貨截圖，加STM32客服（微信：STM32_01）領(lǐng)取京東卡。

STM32天貓旗艦店：保存下方圖片，打開(kāi)淘寶即可進(jìn)入STM32天貓旗艦店。

加STM32客服（微信：STM32_01），咨詢(xún)更多詳情。