ST发布STM32WL LoRa SoC产品,开辟sub-1GHz物联网无线连接新市场

2020年1月7日,意法半导体发布了STM32WL LoRa SoC产品,加快了基于LoRa®物联网智能设备开发。这是全球首款通过长距离无线技术将智能设备连接到物联网(IoT)的LoRa®系统芯片(SoC)。

该SoC芯片在一个易于使用的单片产品内整合了意法半导体的超低功耗STM32微控制器设计技术与LoRa兼容射频技术。片上集成的射频模块基于Semtech SX126x IP内核,具有高低功率两种发射模式,涵盖全球1GHz以下150MHz-960MHz的开放频带,确保模块兼容所有地区的LoRa网络。微控制器利用意法半导体的STM32L4架构,该架构基于支持DSP扩展指令集的Arm®Cortex®-M4内核,提供超低功耗技术,包括动态电压调节和意法半导体的零等待周期执行闪存代码的自适应实时加速技术ART Accelerator™。STM32L4微控制器内置数据安全功能,包括硬件公钥加速器(PKA)、硬件随机数发生器(TRNG)、扇区读写保护(PCROP)以及支持包括RSA在内的最先进的加密算法。



远距离无线STM32WL微控制器

STM32WL微控制器基于Arm® Cortex®-M4内核,支持多种调制方式-LoRa®,(G)FSK,(G)MSK,BPSK –确保了LoRaWAN®或任何其他合适协议中的无线应用的灵活性。基于Semtech SX126x的sub-GHz的无线射频,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。STM32WL通过深度集成、创新和开放的体系结构,针对LoRaWAN®传统/专有协议、灵活资源使用、电源管理进行了优化,有助于降低BOM成本,同时提供更好的用户体验。

无线连接 - STM32WLE5微控制器符合LoRaAlliance®发布的LoRaWAN®规范的物理层要求。支持LoRa®,(G)FSK,(G)MSK和BPSK调制,也可以在传统协议和专有协议中使用。无线电部分符合相应无线电法规,包括但不限于ETSI EN 300 220,FCC CFR 47第15部分,中国法规要求和日本ARIB T-108。频率范围从150到960 MHz的连续频率,可以支持全球所有主要的GHz以下ISM频段。

系统外围设备 - STM32WLE5系列包含多种通信功能,包括多达43个GPIO,集成SMPS 可以优化低功耗设计,多种低功耗模式以最大限度地延长电池寿命。双电源输出和宽线性频率范围确保了全球兼容性。

安全和ID - STM32WL微控制器除了具有无线和超低功耗功能外,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/写保护以及带有椭圆曲线加密引擎的公钥加密。


LoRa = Long Range

LoRa是Long Range的两个首字母的简写,是由法国格勒诺布尔的Cycleo公司开发的一种数字无线数据通信专利技术,2012年被美国Semtech公司所收购。LoRa能够以低功耗实现超远距离无线数据传输(农村地区超过10公里)。LoRa使用免许可的sub-1GHz频段,是构建低功耗物联网络的主流技术之一。

LoRa技术的主要特点:

  - 远距离:> 15 km / 9 mi射程
  - 低功耗:预期电池寿命为5-10年
  - 低成本:从终端传感器成本到前期基础设施投资
  - 安全:具有嵌入式端到端AES-128数据加密
  - 地理位置:无需GPS即可进行室内/室外跟踪

LoRaWAN™是由LoRa Alliance™创建的全球LPWAN规范,旨在推动单一标准以实现整个行业的无缝互操作性。
LoRa技术非常适合以下应用:

  - 智慧城市
  - 智能家居与建筑
  - 智能环境
  - 智能计量
  - 智慧农业
  - 智能工业
  - 零售物流


LPWAN市场规模
 
根据IHS Markit预测,2017年全球LPWAN连接数量为8753.7万个,预计到2023年可达171698.4万个,2017-2023年复合增长率(CAGR)为64%。其中,除NB-IoT和LTE-M等蜂窝连接之外,非蜂窝广域网络连接数量2017年为8124.8万个,2023年预计可达84443.6万个,2017-2023年复合增长率(CAGR)为48%。到2023年非蜂窝广域网络连接规模占比约为50%,非蜂窝广域网络市场未来具有很大的发展潜力。



STM32WL - 优化的系统设计

一般地,工程师需要两个32MHz外部晶体:一个与Cortex-M4同步,另一个用于LoRa收发器。由于采用了我们的体系结构,该系统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。

通过包括一个开关电源和一个LDO来优化电源管理,缩短了STM32WL从任何低功耗模式的唤醒时间。准备好这类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。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。

ST 评估工具

可以在STM32L4 Nucleo板和Semtech扩展板上开始评估设计,如 Semtech的SX1262DVK1DAS,SX1262DVK1CAS或SX1262DVK1BAS。 目前,推荐NUCLEO-L476RG开发板。


NUCLEO-L476RG

基于STM32L476RG MCU的STM32 Nucleo-64开发板,支持Arduino和ST morpho连接。STM32 Nucleo-64板为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来尝试新概念并构建原型。对于兼容的板,外部SMPS可显着降低运行模式下的功耗。

借助Arduino Uno V3连接性支持和ST morpho接头,可轻松扩展STM32 Nucleo开放式开发平台的功能,并提供多种专用屏蔽。STM32 Nucleo-64板集成了ST-LINK调试器/编程器。
STM32 Nucleo-64开发板随附STM32全面的免费软件库和STM32Cube MCU软件包提供的示例。



 

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