具有無線功能的SoC的應(yīng)用場景

　　不久前，意法半導(dǎo)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(nèi)核處理器。Arm Cortex-M4微控制器用于運行主要應(yīng)用軟件;Arm Cortex-M0+內(nèi)核用于減輕主處理器負(fù)荷，執(zhí)行低能耗藍牙(BLE) 5和IEEE 802.15.4射頻實時處理任務(wù)。射頻控制器還能同時運行其它無線通信協(xié)議，包括OpenThread、ZigBee或?qū)Ｓ型ㄐ艆f(xié)議，為設(shè)備聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)(IoT)提供更多連接選擇。

　　那么，為何ST現(xiàn)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(lián)網(wǎng)應(yīng)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(nèi)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(xié)議?以照明為例，傳統(tǒng)上用得較多的是mesh，其中的ZigBee有一個小問題，需要專用的設(shè)備去控制燈，而現(xiàn)在人們希望用平板、手機或智能設(shè)備去控制燈。當(dāng)使用智能設(shè)備控制時，藍牙是現(xiàn)有的最好連接方式。當(dāng)要以這種連接方式去改變傳統(tǒng)的已經(jīng)存在的ZigBee的應(yīng)用時，最好的方式是當(dāng)中有一個橋接，有一個設(shè)備可以同時支持這兩種協(xié)議，這也就是為什么STM32WB要支持不同的協(xié)議，而且在應(yīng)用場景下，能夠同時支持這兩種協(xié)議。

　　在工業(yè)應(yīng)用上，“MCU+射頻模塊”組合目前有三塊比較大的應(yīng)用市場。一是工業(yè)照明，它可能需要mesh的方式來覆蓋，在較大的工廠環(huán)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(yīng)用，這個應(yīng)用的趨勢是用藍牙的方式進行控制(如平板、手機控制)來監(jiān)測表的狀態(tài)。或者可以作為傳統(tǒng)應(yīng)用的補充，因為它本身是會接到網(wǎng)關(guān)，再連接到網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)關(guān)如果需要帶藍牙功能，就可以采用STM32WB來實現(xiàn)。第三，在工業(yè)應(yīng)用上會有更多的傳感器，工業(yè)設(shè)備需要較多的傳感器用于監(jiān)測狀態(tài)，監(jiān)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(yōu)勢，可以在較大的廠區(qū)里去完成相應(yīng)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(lián)網(wǎng)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(tǒng)的射頻芯片還會存在，而集成化也是一個趨勢，STM32WB的出現(xiàn)覆蓋了很多主流的應(yīng)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(gòu)的芯片其實是互補的，都會存在，關(guān)鍵是看市場有什么需求。

　　STM32WB主要的技術(shù)挑戰(zhàn)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(yīng)用與生態(tài)系統(tǒng)、軟件和第三方合作伙伴支持是相關(guān)的，STM32WB作為STM32家族里其中一個產(chǎn)品，它受益于整個現(xiàn)有的STM32生態(tài)，這個生態(tài)會讓新的STM32WB用戶更快建立它的項目，而現(xiàn)有的項目也很容易做升級。因此，STM32WB是比較領(lǐng)先的一個芯片，集成了無線協(xié)議，能夠滿足客戶的需求，比如怎么用手機去控制組網(wǎng)的，怎么設(shè)置配置。

　　雙核方案的優(yōu)勢

　　STM32WB采用了雙核方案，開發(fā)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(xié)議棧以及安全密鑰的權(quán)限，客戶的應(yīng)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(shè)或者可以看成一個鏈接，而客戶做應(yīng)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(yīng)用，還需要處理協(xié)議棧，因此更加復(fù)雜。而WB是把藍牙的協(xié)議包起來，是獨立的內(nèi)核，不會跟應(yīng)用的內(nèi)核搶占它的資源，這是非常巧妙的設(shè)計。

　　無線協(xié)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(xié)議棧，放在M0+里;同時ST有HCI的接口，客戶可以不用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧，而使用自己的私有協(xié)議棧，這個協(xié)議?？煞旁贛4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(rèn)證，才可以把自己的ZigBee、Thread和私有協(xié)議棧放在M0+里跑。

　　WiFi的規(guī)劃

　　在WiFi的方案方面，ST的計劃是什么? WiFi現(xiàn)在是物聯(lián)網(wǎng)中非常主流的應(yīng)用。WiFi與藍牙最大的區(qū)別在于WiFi通常用于功耗要求比較高的應(yīng)用中，藍牙則用于功耗比較敏感的應(yīng)用。另外WiFi在智能家居領(lǐng)域覆蓋較多。ST也注意到在智能家居中，WiFi通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)成藍牙這一趨勢，當(dāng)然藍牙現(xiàn)在還是多用于可穿戴和個人近場通訊方面。從ST的產(chǎn)品路線來看，STM32WB是第一款無線的產(chǎn)品線，ST將會投資更多的無線或者連接的產(chǎn)品來擴充STM32的產(chǎn)品線，未來大家可以期待更多產(chǎn)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(guī)劃。

STM32超低功耗和網(wǎng)絡(luò)微控制器市場經(jīng)理 Hakim Jaafar