2018年10月18日 | STM32家族新成员——STM32WB双核无线芯片

        2018年10月12日，意法半导体在北京召开媒体发布会，隆重发布并介绍了STM32系列的第12个新成员—STM32WB。STM32WB的发布对STM32来说有着重大的意义，正如意法半导体中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东所说“未来整个产业的发展是面向物联网产业的，物联网产业里不能缺少无线的产品线，STM32产品更不能缺乏跟无线产品相关的IP，STM32WB的发布将会帮助STM32进入无线领域，并加强STM32在物联网市场的影响力。”

        正在本次发布会中，意法半导体STM32超低功耗和网络微控制器市场经理HAKIM JAAFAR介绍了STM32WB的7大产品特性，下面让我们来了解一下STM32WB的强大功能。

图3

        一、增加了无线的可能性。

        STM32WB支持Bluetooth蓝牙5.0以及THREAD和ZigBee的协议栈，并且集成了开放的2.4G射频多协议模块。

        1、支持蓝牙5.0协议栈。数据速率提高两倍，并且支持2兆的高速率传输。同时也支持BLE Mesh技术，从而提高网络的覆盖面。

        2、支持THREAD和ZigBee的协议栈。STM32WB的射频支持802.15.4无线通信标准，所以也同时支持OpenThread和ZigBee协议栈。可在动静态模式下同时运行蓝牙和OpenThread。

        3、支持2.4G开放。支持专有协议栈，如BLE或者802.15.4。另外同类最好的射频收发器，输出功率高达+6dBm，射频的链路预算低至102dB。对于成本敏感的应用，集成balun巴伦平衡器，降低物料清单成本

 图4 

        二、支持双核

        STM32WB将应用与射频两部分分开。应用部分由内置的M4内核处理，射频的协议栈由内置的M0内核处理。能够保证全面的控制以及超低的功耗。下面来看一下STM32WB的主要特性：

        1、超低功耗。在停止模式下，射频待机保持256K RAM条件下，功耗仅为1.8个微安（µA）。它在关闭模式下功耗小于50个纳安（nA）。

        2、外设方面，集成了SAI，可以在蓝牙应用中支持音频需求。另外我们也集成了Q-SPI的接口，客户可以接外置的闪存来增加系统的闪存容量。

        3、从工作电压方面来讲，STM32WB是宽电压产品，从1.7到3.6V。

        4、工作温度最低至零下40度，最高可以达到105度。

 图5

        图6为双核产品在不同应用场景中的表现，绿色部分代表双核产品在整个周期中的功耗，蓝色或者深色的部分是同一应用场景下单核产品的功耗，1、2、3、4、5分别对应不同的应用场景。

图6

        根据图片可以看出，单核产品是长时间运行的，不能关断某一些外设，功耗一直维持在较高水平。而双核处理器在不同的应用场景下功耗是浮动的。在某些条件下功耗可以很低，比如在节能模式，双核产品可以保持RAM和RTC运行，功耗仅为1.8个µA；在超级节能模式下会关闭更多的外设，达到更低的功耗。所以在动态条件下，双核会带来更好的功耗表现。

        三、物联网保护

        对于物联网的保护，分两方面来说：

        1、射频协议栈和应用固件更新。

图7

        如图7，最左边的框图是M0+封闭的子系统，蓝色的部分是M4的内核，下面的实心深蓝色是内置的闪存空间。

        以远程固件升级为例，首先密钥是存在M0+的安全区域里的，如果有新的固件包，它会被放在闪存空间中，M4会检测到有新的固件包，然后把固件里面的签名和秘钥发给M0+的子系统做验证。如果验证签名与秘钥不匹配，则停止更新；如果验证一致，那么系统会用专有的秘钥对新固件进行解密，然后烧写代码。整个过程都是有监控的，安全性可以得到保证。

        2、STM32WB的攻击防御措施

图8

        首先看一下非入侵式攻击，即通过对周边环境做一些篡改从而得到一些信号或者注入错误信号，从而得到想要的信息。面对这种情况，STM32WB内部集成了很多传感器或者检测器，检测器会定时检测到不正常信号，做出报警、奇偶校验或者JTAG读出保护。又或者在某些条件下允许闪存启动，让这些不正常的信号通道尽可能关闭或者做出警示。

        另外一种是软件攻击，软件的攻击有多种，如底层软件验证加密上的攻击和提取密钥、恶意软件或者病毒软件以及说开放一些或者截取你升级权限等。面对这些攻击，STM32WB是怎样应对的呢？刚才已经提到CKS，即在M0+内核域的用户密钥存储，同时它延续了以前STM32加密的硬件引擎，比如说真随机数以及加密加速器、读保护、存储单元、96位ID等。

        四、大规模集成节省成本。

        针对中国市场以及全球市场在对通信方面的成本考量方面，STM32WB尽量增加了集成度，减少了整个系统的成本。不仅仅是芯片成本，还有生态系统的成本

        首先看一下芯片成本，STM32WB把巴伦内置省掉了外部巴伦，使系统成本减少最小系统外部器件；内部的LCD升压部分内置，同时提供电容触控的软件，降低电路成本；最少只需要6个（包括晶体）；另外在应用上最少可以做到两层板，这也大大的降低了成本。

        从生态系统层面来说，STM32WB延续了STM32的传统——软件免费，不论是从协议栈端（如射频的BLE5.0  OpenThread）还是通用的802.14.5。另外IDE集成开发环境以及STM32Cube的软件也是免费的。

 图9

        五、丰富的产品种类。

        STM32WB有多款产品可选。从管脚来看，从最少的48脚UQFN的封装到最多100脚WLCSP的封装；内置闪存从最小256K到最多1兆。

        六、延续或者共用STM32已存在的生态系统。

        STM32WB可以延续或者共用STM32已经存在的生态系统，降低开发射频应用门槛，基于已经开发的STM32生态系统，如：Cube生态系统，能够更快地上手。

        七、十年的供货保证。

        这是意法半导体长期以来对客户的承诺。

        此外，STM32WB是全合一的微控制器，控制灵活性很高，在很多场景中都可以有很好的应用，如健身和医疗或者可穿戴设备、家庭安保以及音频或者智能家居相关的应用、蓝牙信标（Beaconing）、工业设备、照明等。相信在未来的发展中STM32WB会带来更好的用户体验。