STM32WL带有嵌入式LoRa收发器的MCU

STM32WL是世界上第一款在其硅片上集成 LoRa 收发器的无线微控制器。到目前为止，该行业要么拥有分立的 MCU 和收发器，要么拥有相同封装但不同裸片的两个组件（系统级封装）。新器件通过实现更简单、更灵活、更集成和更节能的设计，为原始应用打开了大门。我们今天推出的首批 STM32WL 面向 OEM 和选定的 ST 客户，他们也可以按需访问 LoRAWAN 堆栈，从而加快他们的生产量产。因此，让我们更好地理解为什么业界如此热衷于支持 LoRa 的片上系统以及使 STM32WL 与众不同的 ST 优化。

为什么在 STM32 MCU 中使用 LoRa？

在进行的一项调查中，研究人员确定 LoRa 可以解决困扰物联网设备广泛采用的重大挑战。它使用亚千兆赫频率及其啁啾扩频调制技术，可以实现长距离传输小型封装，同时使其更能抵御干扰，整体上更稳健。事实上，在国际电力与能源系统杂志2上发表的另一篇论文中，中国学者表明，LoRa是一种优秀的智能电网调制方式，为优化智能电表的实施提供了方法论。他们还指出，智能电网是减少温室气体排放和满足最新欧洲标准的重要工具。因此，STM32WL 是迈向远程 （LoRa） 技术民主化的重要一步。

为什么 STM32WL 更灵活？双输出功率和多重调制

新设备嵌入了基于 Semtech SX126x 的特殊设计无线电，提供两种功率输出：一个高达 15 dBm，另一个高达 22 dBm。此外，由于收发器提供150 MHz 至 960 MHz 的线性频率范围，因此可以在世界各地使用 STM32WL。例如，欧洲标准要求 LoRa 系统使用较低的输出和 868 MHz 的频率，而北美可以高达 22 dBm 并需要 915 MHz。因此，开发人员可以根据他们的特定地区定制 STM32WL 系列，优化其性能，并轻松地将他们的系统开放给其他国家。 此外，能够为 STM32 MCU 和收发器验证一个组件将节省时间并降低材料清单和运营成本。

STM32WL 的亚千兆赫收发器与LoRa、（G）FSK、（G）MSK和BPSK调制方案兼容。很容易低估此功能的范围。然而，这意味着 STM32WL 可以通过 LoRa 调制运行 LoRaWAN 堆栈和 Sigfox 堆栈，这要归功于它对二进制相移键控 （BPSK） 的支持。公司不再需要在两者之间做出选择。与 （G）FSK 和 （G）MSK 以及 BPSK 的兼容性意味着 STM32WL 还将与在寻求创建独特解决方案的组织中流行的专有协议一起使用。因此，支持所有这些调制增加了 STM32WL 的灵活性和国际吸引力。

为什么 STM32WL 如此高效？架构优化和内存空间

STM32WL 受益于STM32WB 上引入的优化，STM32WB 是集成蓝牙模块的 STM32 MCU，于 2019 年上市。传统上，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。由于我们的架构实现，系统只需要一个晶体作为 MCU 和无线电的高速时钟，从而有助于减少材料清单和简化 PCB 设计。

我们通过包括一个开关模式电源和一个 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 通常需要大约 60 µs，但由于 LDO 的存在，即使 SMPS 尚未准备好，MCU 也可以在 5 µs 或更短的时间内唤醒。当 STM32WL 退出睡眠、停止或待机状态时，系统首先使用 LDO 并可以在等待 SMPS 准备就绪的同时开始处理信息。

意法半导体针对各种内存需求进行了规划，并将推出具有 64 KB、128 KB 和 256 KB 闪存的设备，以满足各种开发人员的应用需求，同时帮助他们实现成本目标。因此，团队可以在更大的测试模型上编写他们的软件，而不必过多担心资源耗尽，然后花时间优化他们的代码以在更小的内存占用上运行。由于即将推出的 STM32CubeMX 版本，将 LoRa 无线电与 STM32 MCU 放在同一个芯片上也使引脚配置更简单。

如何准备 STM32WL？

希望为 STM32WL 的大众市场可用性做准备的爱好者或专业人士可以开始研究STM32L4 Nucleo 板和 Semtech 扩展板，例如 SX1262DVK1DAS、SX1262DVK1CAS 或 SX1262DVK1BAS。STM32L4 与 STM32WL 中的 Cortex-M4 非常接近，开发人员可以试验其安全性和安全性功能，例如内存保护、私钥加速、真随机数生成器、纠错系统和看门狗等。将代码移植到 STM32WL 将需要更改，但它们将是最小的，从而使团队能够在竞争中占得先机。今天运送给 OEM 的设备使用 BGA 外壳，但到 2020 年底将提供更多种类的封装以及 Sigfox 堆栈。

审核编辑：郭婷