STM32WL，全球首颗内置LoRa收发器的SoC，加快LoRa® IoT智能设备开发
MCU多种多样，芯片设计一直沿着这样的思路：通过提供不同的内核、不同的存储器容量、不同的外设和封装选择，给客户带来可覆盖不同应用的芯片级解决方案。自2018年第一颗无线MCU系列STM32WB问世，STM32便迈入无线进击路。 物联网的复杂应用场景，开发者需要考虑的因素很多，包括成本、速率、寿命、移动性和覆盖范围等等，因此也产生了多种组网技术，有官方加持的授权频段技术，也有生机勃勃的非授权频段技术。低功耗、远距离、大连接的 LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，低功耗广域网络）技术，因其独特的灵活性脱颖而出，得到物联网业界认可。
LoRa 作为 LPWAN 主流技术之一，正在赋能智慧城市中的物联网转型，为智慧物流、工业物联网提供适配技术，降低智慧农业的链路预算，优化智能家居的电池寿命。
LoRa“老辣”
LoRa，是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，属于物联网通信技术之一，采用线性调制扩频的方式，能显著提高接收灵敏度。LoRa是“Long Range”的缩写，最大特点就是长距离通信。
LoRaWAN标准已建立起LoRa芯片、模组、基站或网关、网络服务、应用服务的完整生态链
LoRa技术最初是由法国公司Cycleo研发，后被美国公司Semtech（升特）收购，并基于LoRa技术开发出一整套LoRa通信芯片解决方案，包括用于网关和终端上不同款的LoRa芯片，这是一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术的芯片。LoRa凭借其惊人的灵敏度（-148dbm）、强悍的抗干扰能力、出色的系统容量表现，赢得了广泛的关注。LoRa改变了传输功耗和传输距离之间的平衡，为业界提供了一个能实现远距离、长电池寿命、大系统容量、低硬件成本的全新通信技术，而这正是物联网（IoT）所需要的。 Semtech还发起成立了国际LoRa联盟（LoRa Alliance），制定并优化LoRaWAN协议，这种大容量、低功耗的星形组网架构和协议，可实现无线广域组网。从LoRaWAN的网络架构来看，LoRa调制技术主要用于终端节点到网关之间数据传输。
LoRa 的网络结构
众所周知，一项技术能不能发扬光大，最主要就是看它的生态系统是否强大。目前，LoRaWAN标准已建立起LoRa芯片、模组、基站或网关、网络服务、应用服务的完整生态链。 近几年，LoRa在全世界跑马圈地，高速发展，不乏大量应用场景落地的案例。截止目前，在全球范围内已有超过1亿个LoRa终端接入节点，以技术驱动生产，以市场验证落地，LoRa技术将成为全球物联网的事实标准。中国作为最大的物联网应用市场，承担了近半的LoRa节点部署数量，在能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业都得到广泛的认可和应用；同时，LoRa技术在室内和社区场景应用，也不断发力，这将会成为LoRa最值得期待的市场。 为什么要在STM32 MCU中内置LoRa？
作为STM32 RF 连接产品组合的补充，STM32WL 片上系统在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 无线控制单元，是世界上第一颗将LoRa收发器集成到SoC芯片上的无线微控制器。之前，市场上的LoRa无线解决方案，要么是分立的微控制器和收发器，要么是两个组件使用同一封装，但使用不同的裸片，即系统级封装。STM32WL通过实现更简单、更灵活、更高集成度和更节能的设计，赋能物联网应用。 LoRa是有能力解决泛在物联网设备组网难题的技术之一。它使用亚千兆赫兹频率以及其Chirp扩频调制技术，可以实现小数据包的长距离传输，同时使其具有更强的抗干扰能力和更强的整体性。LoRa最早最成功的应用是智能电表，可以说“为表而生”。在《国际电力与能源系统杂志》上发表的一篇论文中，中国学者表明，LoRa技术可对智能电网进行出色调制，并提供了优化智能电表实施的有效途径。在这样的B端应用场景下，STM32WL的问世是迈向远程（LoRa）技术普适化的重要一步。
STM32WL的七大特点为你带来不同
STM32WL 微控制器以 Arm®Cortex®‐M4 内核架构为基础构建，支持多种调制模式LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK，能够以一种完全开放的方式确保采用 LoRaWAN® 或任何其它适合协议，以实现无线应用灵活性。STM32WL 微控制器具有基于 Semtech SX126x 的 sub-GHz 无线电功能，可满足工业和消费物联网 (IoT) 中各种低功耗广域网 (LPWAN) 无线应用的需求。
借助深度集成，STM32WL的创新型开放式架构针对LoRaWAN® 传统/专有协议进行了优化，可实现灵活的资源使用和高效的电源管理，这有助于在降低 BOM 成本的同时提供更出色的用户体验。
STM32WL 系列采用与超低功耗STM32L4 微控制器中实现的同种技术进行开发，为需要通过sub-GHz 收发器延长电池使用寿命和扩展 RF 距离的应用提供相似的数字和模拟外设。为确保全球兼容性，STM32WL MCU 提供了双电源输出和宽泛线性频率范围，以满足任何非授权 RF 频谱的需求。
STM32WLE5 系列具有丰富的利于通信的外设及特性，包括多达 43 个 GPIO、用于优化功耗的集成SMPS 以及多种可最大限度延长电池使用寿命的低功耗模式。双电源输出和宽线性频率范围确保全球兼容性。 除了无线和超低功耗特性外，STM32WL 微控制器还包括嵌入式安全硬件功能，例如 128 位/256 位 AES 硬件加密、PCROP读/写保护以及使用椭圆曲线加密引擎的公钥加密。
STM32WL的性能
总体而言，STM32WL 产品是STM32 系列在 sub-GHz 无线连接领域的领军产品，兼具易用性和可靠性，同时可完美满足各种工业和消费类应用的需求。
为什么STM32WL更灵活？ 双电源输出和多重调试
STM32WLE5 微控制器符合LoRa Alliance® 发布的 LoRaWAN® 规范的物理层要求。其支持的 LoRa®、(G)FSK、(G)MSK和 BPSK调制也可用于传统或专有协议。
STM32WL支持多重调试技术
无线电功能适用于以符合无线电法规为目标的系统，这些法规包括但不限于 ETSI EN300 220、FCC CFR 47 第 15 部分、“中国法规要求”和日本 ARIBT-108。从150 MHz 到 960 MHz 的连续频率覆盖可以支持全球所有主要的 sub-GHz ISM 频段。 STM32L现有5大子系列，STM32L0、STM32L1、STM32L4/STM32L4+和刚刚宣布量产的STM32L5，为低功耗应用提供了完整的解决方案。除去基于Arm Cortex-M33 内核的STM32L5，更强调安全功能，其他四个系列各有千秋，又可实现快速移植。
NUCLEO-WL55JC1
STM32WL同样也被纳入STM32生态系统。硬件开发板NUCLEO-WL55JC1嵌入了基于Semtech SX126x的经过特殊设计的射频模块，有两种功率输出：一种功率高达15dBm，另一种功率高达22 dBm。此外，由于收发器提供的线性频率范围为150 MHz至960 MHz，这使得STM32WL可在全球应用。例如，欧洲标准要求LoRa系统使用较低的输出和868 MHz的频率，而北美可能会提高到22 dBm，并要求915 MHz。因此，开发人员可以针对特定地区定制STM32WL系列，优化其性能，并轻松地向其他国家开放其系统。集成通用MCU和LoRa收发器的STM32WL，可以节省时间并减少物料清单和运营成本。STM32WL的千兆赫收发器与LoRa，（G）FSK，（G）MSK和BPSK调制方案兼容。由于它支持二进制相移键控（BPSK），因此STM32WL可以通过LoRa调制同时运行LoRaWAN堆栈和Sigfox堆栈。与（G）FSK和（G）MSK以及BPSK的兼容性，表明STM32WL也可与专有协议兼容。 支持所有这些调制技术，让STM32WL具有更大的灵活性和全球兼容性。
为什么STM32WL如此高效？ 架构优化和内存空间
STM32现有两款无线系列产品，STM32WB是集成了蓝牙模块的STM32 MCU，于2019年上市，而刚刚问世的STM32WL受益于STM32WB上引入的优化功能。以往，工程师需要两个32 MHz外部晶体：一个与Cortex-M4同步，另一个用于LoRa收发器；而STM32WL的体系结构，仅需一个晶体即可用于MCU和无线电的高速时钟，从而有助于减少物料清单并简化PCB设计。
我们通过包括一个开关电源和一个LDO来优化电源管理，以缩短STM32WL从任何低功耗模式的唤醒时间。准备好此类SMPS通常大约需要60 µs，但是由于LDO的存在，即使SMPS还没有准备好，MCU也可以在5 µs或更短的时间内唤醒。使STM32WL处于睡眠，停止或待机状态时，系统首先使用LDO，并且可以在等待SMPS准备就绪时开始处理信息。
STM32WL有多种内存选择，64KB、128 KB和256 KBFlash，以满足开发人员的各种应用需求，同时还帮助控制成本。因此，团队可以在更大的测试模型上编写软件，而不必担心过多的资源消耗，然后花时间优化代码以在较小的内存占用量上运行。
即将推出的STM32CubeMX新版本，将LoRa无线电与STM32 MCU放在同一芯片上也使引脚配置更加简单。
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发表于 2020-4-23 10:09:27
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