具有無線功能的SoC的應用場景
不久前,意法半導體(ST)宣布出貨STM32WB系列SoC,它是雙核無線通信芯片,整合一個功能豐富的Arm Cortex-M4微控制器和一個Arm Cortex-M0+內核處理器。Arm Cortex-M4微控制器用于運行主要應用軟件;Arm Cortex-M0+內核用于減輕主處理器負荷,執行低能耗藍牙(BLE) 5和IEEE 802.15.4射頻實時處理任務。射頻控制器還能同時運行其它無線通信協議,包括OpenThread、ZigBee或專有通信協議,為設備聯入物聯網(IoT)提供更多連接選擇。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201810/393529.htm那么,為何ST現在才推出無線的MCU?實際上,此前ST有單獨的MCU以及藍牙BlueNRG來支持無線或者是物聯網應用,但是注意到客戶用的MCU+藍牙雙芯片方案會有成本壓力,所以希望可以把內部的IP放到STM32里,做成單芯片。
STM32WB為何選擇藍牙或2.4G射頻協議?以照明為例,傳統上用得較多的是mesh,其中的ZigBee有一個小問題,需要專用的設備去控制燈,而現在人們希望用平板、手機或智能設備去控制燈。當使用智能設備控制時,藍牙是現有的最好連接方式。當要以這種連接方式去改變傳統的已經存在的ZigBee的應用時,最好的方式是當中有一個橋接,有一個設備可以同時支持這兩種協議,這也就是為什么STM32WB要支持不同的協議,而且在應用場景下,能夠同時支持這兩種協議。
在工業應用上,“MCU+射頻模塊”組合目前有三塊比較大的應用市場。一是工業照明,它可能需要mesh的方式來覆蓋,在較大的工廠環境以及多鐵和金屬的條件下要做到廣覆蓋,用藍牙的方式會比較好。第二是表計,表計是一項對連接有較大需求的應用,這個應用的趨勢是用藍牙的方式進行控制(如平板、手機控制)來監測表的狀態。或者可以作為傳統應用的補充,因為它本身是會接到網關,再連接到網絡,這個網關如果需要帶藍牙功能,就可以采用STM32WB來實現。第三,在工業應用上會有更多的傳感器,工業設備需要較多的傳感器用于監測狀態,監測到的信息通過藍牙的方式傳遞會比較方便。STM32WB具有低功耗,而且里面的藍牙5.0有長距離優勢,可以在較大的廠區里去完成相應的工作。
分立的藍牙芯片或ZigBee芯片今后的市場機會如何?客戶的需求是多樣化的,特別是物聯網市場特別碎片化,有的可能需要比較小的資源,只是做一些透傳的射頻的功能,有的可能需要非常強大的資源,外部要加很強大的處理功能的主芯片,如MCU或者MPU。因此,傳統的射頻芯片還會存在,而集成化也是一個趨勢,STM32WB的出現覆蓋了很多主流的應用,它可以用單芯片來完成控制和射頻的功能,所以說這兩種架構的芯片其實是互補的,都會存在,關鍵是看市場有什么需求。
STM32WB主要的技術挑戰是什么?實際上,做一個芯片相對來講不是特別難的事情,但是如何讓芯片用起來,則存在很大的差距。芯片應用與生態系統、軟件和第三方合作伙伴支持是相關的,STM32WB作為STM32家族里其中一個產品,它受益于整個現有的STM32生態,這個生態會讓新的STM32WB用戶更快建立它的項目,而現有的項目也很容易做升級。因此,STM32WB是比較領先的一個芯片,集成了無線協議,能夠滿足客戶的需求,比如怎么用手機去控制組網的,怎么設置配置。
雙核方案的優勢
STM32WB采用了雙核方案,開發的難度是否增加了?Hakim稱,雙核中的M0+不開放給用戶使用,M0+只是跑藍牙協議棧以及安全密鑰的權限,客戶的應用是在M4上運行,因此雙核對客戶來講只是單核的MCU,因為M0+加上藍牙只是外設或者可以看成一個鏈接,而客戶做應用是基于M4。這比過去的單核藍牙芯片更簡單,過去單核MCU需要處理應用,還需要處理協議棧,因此更加復雜。而WB是把藍牙的協議包起來,是獨立的內核,不會跟應用的內核搶占它的資源,這是非常巧妙的設計。
無線協議包在M0+里面,對用戶不可見。那么用戶如何去做這部分的修改?首先WB出廠就包含協議棧,放在M0+里;同時ST有HCI的接口,客戶可以不用標準協議棧,而使用自己的私有協議棧,這個協議棧可放在M4里,也可以放在M0+里面,但是M0+是密私鑰,你需要通過鑰匙的認證,才可以把自己的ZigBee、Thread和私有協議棧放在M0+里跑。
WiFi的規劃
在WiFi的方案方面,ST的計劃是什么? WiFi現在是物聯網中非常主流的應用。WiFi與藍牙最大的區別在于WiFi通常用于功耗要求比較高的應用中,藍牙則用于功耗比較敏感的應用。另外WiFi在智能家居領域覆蓋較多。ST也注意到在智能家居中,WiFi通過網關轉成藍牙這一趨勢,當然藍牙現在還是多用于可穿戴和個人近場通訊方面。從ST的產品路線來看,STM32WB是第一款無線的產品線,ST將會投資更多的無線或者連接的產品來擴充STM32的產品線,未來大家可以期待更多產品面世,甚至是帶有WiFi的SoC,這些都是ST在未來可能會有的規劃。
STM32超低功耗和網絡微控制器市場經理 Hakim Jaafar
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