具有無線功能的SoC的應(yīng)用場(chǎng)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(gè)功能豐富的Arm Cortex-M4微控制器和一個(gè)Arm Cortex-M0+內(nèi)核處理器。Arm Cortex-M4微控制器用于運(yùn)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(lán)牙(BLE) 5和IEEE 802.15.4射頻實(shí)時(shí)處理任務(wù)。射頻控制器還能同時(shí)運(yùn)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(shí)際上，此前ST有單獨(dú)的MCU以及藍(lán)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(lán)牙雙芯片方案會(huì)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(lán)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(gè)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(jī)或智能設(shè)備去控制燈。當(dāng)使用智能設(shè)備控制時(shí)，藍(lán)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(shí)，最好的方式是當(dāng)中有一個(gè)橋接，有一個(gè)設(shè)備可以同時(shí)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(chǎng)景下，能夠同時(shí)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(chǎng)。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(lán)牙的方式會(huì)比較好。第二是表計(jì)，表計(jì)是一項(xiàng)對(duì)連接有較大需求的應(yīng)用，這個(gè)應(yīng)用的趨勢(shì)是用藍(lán)牙的方式進(jìn)行控制(如平板、手機(jī)控制)來監(jiān)測(cè)表的狀態(tài)?；蛘呖梢宰鳛閭鹘y(tǒng)應(yīng)用的補(bǔ)充，因?yàn)樗旧硎菚?huì)接到網(wǎng)關(guān)，再連接到網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)關(guān)如果需要帶藍(lán)牙功能，就可以采用STM32WB來實(shí)現(xiàn)。第三，在工業(yè)應(yīng)用上會(huì)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(cè)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)到的信息通過藍(lán)牙的方式傳遞會(huì)比較方便。STM32WB具有低功耗，而且里面的藍(lán)牙5.0有長距離優(yōu)勢(shì)，可以在較大的廠區(qū)里去完成相應(yīng)的工作。

　　分立的藍(lán)牙芯片或ZigBee芯片今后的市場(chǎng)機(jī)會(huì)如何?客戶的需求是多樣化的，特別是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)特別碎片化，有的可能需要比較小的資源，只是做一些透?jìng)鞯纳漕l的功能，有的可能需要非常強(qiáng)大的資源，外部要加很強(qiáng)大的處理功能的主芯片，如MCU或者M(jìn)PU。因此，傳統(tǒng)的射頻芯片還會(huì)存在，而集成化也是一個(gè)趨勢(shì)，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(shí)是互補(bǔ)的，都會(huì)存在，關(guān)鍵是看市場(chǎng)有什么需求。

　　STM32WB主要的技術(shù)挑戰(zhàn)是什么?實(shí)際上，做一個(gè)芯片相對(duì)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(gè)產(chǎn)品，它受益于整個(gè)現(xiàn)有的STM32生態(tài)，這個(gè)生態(tài)會(huì)讓新的STM32WB用戶更快建立它的項(xiàng)目，而現(xiàn)有的項(xiàng)目也很容易做升級(jí)。因此，STM32WB是比較領(lǐng)先的一個(gè)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(jī)去控制組網(wǎng)的，怎么設(shè)置配置。

　　雙核方案的優(yōu)勢(shì)

　　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(lán)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(yùn)行，因此雙核對(duì)客戶來講只是單核的MCU，因?yàn)镸0+加上藍(lán)牙只是外設(shè)或者可以看成一個(gè)鏈接，而客戶做應(yīng)用是基于M4。這比過去的單核藍(lán)牙芯片更簡(jiǎn)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(lán)牙的協(xié)議包起來，是獨(dú)立的內(nèi)核，不會(huì)跟應(yīng)用的內(nèi)核搶占它的資源，這是非常巧妙的設(shè)計(jì)。

　　無線協(xié)議包在M0+里面，對(duì)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(shí)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(gè)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(jì)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(lán)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(lán)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(lán)牙這一趨勢(shì)，當(dāng)然藍(lán)牙現(xiàn)在還是多用于可穿戴和個(gè)人近場(chǎng)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(huì)投資更多的無線或者連接的產(chǎn)品來擴(kuò)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(huì)有的規(guī)劃。

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