ST的无线SoC有哪些黑科技?

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2018-10-22

  发布会照片:从左至右:意法半导体中国区微控制器事业部市场经理谈俊,M32超低功耗和网络微控制器市场经理HakimJaafar,中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东  为此,意法半导体()近日宣布STM32微控制器(MCU)家族的第12个产品系列——STM32WB量产。

其最大的特点是在其广受欢迎的超低功耗系列MCU——STM32L4系列基础上发展出来的具备无线射频功能的。

  此次发布的STM32WB系列内置BLE5和射频模块。 目的是为了助力下一代智能互联产品的开发,例如,数字家庭产品、穿戴设备、智能照明、智能传感器、工业设备等。

与此同时,WB系列集成了更多功能,因而BOM(物料清单)成本更低,并可提供更长的电池续航时间,适用于灯具、健身追踪器、医疗监视器、Beacon设备、标签、安全设备、工业物联网应用等。

  为何此时推出无线MCU  此外,WB系列的技术亮点是采用ArmCortex-M双核,分别用于设备运行和无线通信,确保用户体验更顺畅。   迄今为止,市面上有几家MCU厂商提供带无线功能的MCU,其中,只有为数不多的几家MCU厂商有能力提供双处理器的无线通信芯片。 那么,为何ST此时才推出无线MCU其难点在哪里为何ST采用双核方案  ST中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东先生指出,WB系列今年3月已提供样品,受到了客户的欢迎。

现在有很多客户关注与云端的连接。 ST称,以智能门锁为例,过去厂商开发指纹识别等方案,今年厂商开始做门锁与云连接的方案。   STM32超低功耗和网络微控制器市场经理HakimJaafar解释道,ST早就有独立的MCU和蓝牙等开放的无线RF芯片的技术,所以集成在一起,从硬件角度不是困难的一件事,难的是无线协议栈软件的调试,及整个生态系统的搭建及具有竞争力。 经过酝酿,ST推出了射频开发和功耗控制工具,能够生成C代码,且很多软件协议栈是免费的。   为何采用双核方案  双核的好处是可保证实时处理。

  HakimJaafar分析道,单核产品要包括CPU和应用固件,还需要外设和射频协议栈,缺点首先是分时系统,其次任务处理时间长,因而功耗高;另外还需要配套的MCU,使得整个方案的成本增加。

  而WB通信系统芯片()只有一颗裸片,灵活度高,可延长电池续航时间,另外由于是全合一方案,因而节省成本;再有可加快产品上市。

  具体地,WB系列整合一个功能丰富的ArmCortex-M4微控制器(MCU)和一个ArmCortex-M0+内核处理器。

ArmCortex-M4微控制器用于运行主要应用软件;ArmCortex-M0+内核用于减轻主处理器负荷,执行低能耗蓝牙(BLE)5和射频实时处理任务。

射频控制器还能同时运行其它无线通信协议,包括OpenThread、ZigBee或专有通信协议,为设备联入物联网(IoT)提供更多连接选择。

  这样,双核芯片可以有5种主要的工作模式,使得功耗可以更低。   可见,通过整合性能更高的Cortex-M4内核与Cortex-M0+网络处理器,STM32WB利用ST的超低功耗微控制器(MCU)技术集成优异的射频性能和更长的电池续航时间。

  另外,该系统芯片还集成连接天线所需的基本电路(巴伦),在其它解决方案中,通常工程师必须自己设计巴伦;还集成大容量的系统存储器、用户存储器、硬件加密、客户密钥存储器(用于品牌和知识产权保护)。   如何保证安全  谈到物联网,人们最担心的是安全性,因为终端需要与云连接,例如对现有软件进行升级。

WB系列在射频协议栈和应用固件更新方面独具匠心。

在射频方面有封闭的子系统,具有射频和秘钥存储功能。 这样,应用固件更新时需要五步:1.新固件包下载成功;2.发现新固件包,启动更新程序;3.应用处理器发送固件包签名和秘钥进行验证;4.如果验证签名与设置的秘钥不匹配,更新过程终止,设备重置;5.用专有秘钥对新固件包进行解密,设备开始烧写代码。

  另外,在攻击防御方面也有一系列措施。 包括非入侵式攻击和软件攻击的防范,具体如下表。   WB系列有9种产品,主要按照片内Flash内存/RAM的大小,以及封装尺寸来区分。 此时,电子产品世界的编辑有个问题,通常片内Flash内存的成本很高,有些MCU公司还推出了无Flash芯片,并提供Q-SPI接口来接外部Flash,为何WB系列没有无Flash的芯片HakimJaafar称主要看客户的选择。

通常从安全性角度考虑,片外存储器的隐患是信息容易被盗取。

另外,WB系列也有Q-SPI接口,方便客户外接更大的存储器芯片。

  未来发展计划  此次是WB系列,支持常见的蓝牙和。 下一步ST还将推出WL系列,即长距离(Longrange)无线,诸如Sub-GHz等。

  小结  ST的芯片在提高性能的同时,非常重视性价比,此次集成了射频功能,还保证了超低功耗、物联网保护,并节省成本,具有型号的多样性,配有齐全的射频开发和功耗控制工具,以及可用于工业的长达10年的供货保证。 可见,面向物联网开发,ST的WB无线/MCU可谓精心打造。   后记——ST为何在华销量大  STMCU为何在华销量很大笔者在此前也写过几篇文章,分析了种种原因,例如低成本、执著的发展信心等。 最近一位关注ST的大学教授提出了新观点,认为市面上很多开放的解决方案是ST的,例如电动自行车方案,一些生产企业没有开发能力,可以直接拿来用,因此ST的芯片大为流行。

  笔者也问ST公司这样一个问题:一些友商的MCU芯片倾向于和ST的产品兼容,ST怎么看ST的一位经理意味深长地说:“我们希望我们的芯片及解决方案成为市场和行业的标准。

”他补充道,大家都仿照ST,ST才能向标准更迈进。   从这个角度看,“有容乃大”,具有开放胸怀的企业,才能够走得更远、做得更大。

  图:WB系列定位的几大应用。