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MCU与微处理器

你熟悉的STM32又出新子系列了!

2018-10-16 08:43:33   来源:单片机与嵌入式系统应用   浏览: 195 次

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        STM32系列是意法半导体推出的高性能、低功耗的32位MCU,在市场上应用非常广泛,其包括低功耗的STM32L和主流以及高性能的STM32F子系列,现在为了适应市场需求又新推出了STM32WB子系列!

  据意法半导体STM32超低功耗和网络微控制器市场经理Hakim Jaafar介绍,新一代的STM32WB系列微控制器最大的特点就是集成了无线通信,其内置Bluetooth 5.0(BLE 5)和IEEE 802.15.4射频模块。

意法半导体STM32超低功耗和网络微控制器市场经理Hakim Jaafar

  STM32WB支持多种无线通信协议

  据Hakim介绍,STM32WB子系列支持多种无线通信协议,包括BLE 5、IEEE 802.15.4无线通信标准(Open Thread和ZigBee),并且在动静态模式下可同时运行BLE和Open Thread。除此之外,还支持专有协议,客户可以根据需求使用已有的2.4 GHz下的无线协议。

内置多种无线协议

  物联网设备大部分是需要以无线方式通信,之前做开发,解决方案都是一个MCU处理器+射频协议栈的方式,STM32WB将这两种功能集成在一颗单芯片上,并且其上集成了多种无线通信协议栈,避免了在很多需要两种以上无线通信应用中集成多个射频控制器的麻烦,这对于开发者而言,成本和开发难度都会降低。

成本降低不止一点点

  两个独立处理器内核特殊组合让安全更有保障

  Hakim表示,STM32WB系列内部集成了两个CPU内核:Cortex-M4和Cortex-M0+。因为Cortex-M4内核具有强大的处理性能,所以用来处理复杂的计算或算法。而Cortex-M0+内核结构简单,只有2级流水线,能效高,一般常用于实时控制、外设管理、数据通信等任务。

STM32WB双核结构

  在STM32WB系列中,Cortex-M0+内核有特殊的功能,其内部主要用来存放射频协议栈,集成2.4 GHz射频收发器、BLE 5协议、IEEE 802.15.4协议等,并且这几种无线通信协议可以同时运行。此内核对于开发者来说是封闭不开放的,里面存储了安全密钥,Cortex-M4内核中Flash存储的数据,Cortex-M0+内核是可以访问的,但是反过来不可,这样就保证了STM32WB应用的安全性。这种安全屏障,可以理解为“关卡”,即只有Cortex-M4内核发送过来的请求链接指令与Cortex-M0+内部已有的安全密钥一致指令才会执行,否则指令是被拒绝的。比如在物联网设备升级过程中,在需要对射频协议栈和应用固件更新的时候,Cortex-M4内核首先下载新固件包,接着启动更新程序,此时Cortex-M4内核会先发送固件包签名和密钥进行验证,如果验证签名与设置的密钥不匹配,更新过程会终止,设备重置,如果匹配,会用专有密钥对新固件包进行解密,设备才开始烧写代码。这样就杜绝了非法固件升级,保证了设备的安全性。

  STM32WB的安全保证既可以防御非入侵式攻击,如篡改工作环境、注入错误信号、利用调试功能、侧信道攻击等,还可以防御软件攻击,如底层软件验证/加密、提取密钥、利用应用测试功能、恶意软件/病毒软件、重放或权限升级攻击等。

  如果客户需要使用自己的专有协议,此协议存储在Cortex-M4中,但是也需要密钥保护,这样即使是客户定制的通信协议,安全性也是有保障的。

  物联网在乎的功耗,STM32WB毫不逊色

  尽管STM32WB系列是双核,但是其功耗表现依然十分优秀。据Hakim介绍,STM32WB共有5种工作模式:①射频任务单独处理,在此模式下,Cortex-M0+处理网络任务或者利用空中下载技术升级更新射频协议栈或应用固件,或者将数据上传到网络或智能手机,此模式下,功耗仅为同类解决方案的一半左右;②节能模式,在此模式下,RAM和RTC运行,唤醒时间为5 μs,此时功耗仅为1.8 μA;③主应用处理器工作,在此模式下,主频最高可达64 MHz,功耗也仅为同类解决方案的三分之二左右;④CPU双核运行,在此模式下,射频模块和应用软件各自独立运行,功耗仅为50 μA/MHz;⑤超级省电模式,此模式比节能模式更加省电,在关闭模式下功耗小于50 nA。

各种模式下的功耗对比

  STM32产品经过多年发展,已经拥有了完整的产业生态系统,对于STM32WB,意法半导体也提供了强大的软件开发工具,从配置到监测的完整开发流程都有相应的工具支持,如STM32CubeMX可以配置和生成代码、众多合作伙伴的IDE环境支持编译和调试、STM32CubeMonRF完成监测。据Hakim透露,也会支持国内主流的物联网操作系统。

  如果你的设计工作电压在1.71~3.6 V,工作温度在-40~+105 ℃,恰好通信方式采用的是Bluetooth 5、Thread、ZigBee或者2.4GHz下的专有协议,不妨试试意法半导体新推出的这颗双核单芯片STM32WB。

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