具有無(wú)線(xiàn)功能的SoC的應用場(chǎng)景

　　不久前，意法半導體(ST)宣布出貨STM32WB系列SoC，它是雙核無(wú)線(xiàn)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(shí)時(shí)處理任務(wù)。射頻控制器還能同時(shí)運行其它無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，包括OpenThread、ZigBee或專(zhuān)有通信協(xié)議，為設備聯(lián)入物聯(lián)網(wǎng)(IoT)提供更多連接選擇。

　　那么，為何ST現在才推出無(wú)線(xiàn)的MCU?實(shí)際上，此前ST有單獨的MCU以及藍牙BlueNRG來(lái)支持無(wú)線(xiàn)或者是物聯(lián)網(wǎng)應用，但是注意到客戶(hù)用的MCU+藍牙雙芯片方案會(huì )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(xié)議?以照明為例，傳統上用得較多的是mesh，其中的ZigBee有一個(gè)小問(wèn)題，需要專(zhuān)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(shí)，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(jīng)存在的ZigBee的應用時(shí)，最好的方式是當中有一個(gè)橋接，有一個(gè)設備可以同時(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，而且在應用場(chǎng)景下，能夠同時(shí)支持這兩種協(xié)議。

　　在工業(yè)應用上，“MCU+射頻模塊”組合目前有三塊比較大的應用市場(chǎng)。一是工業(yè)照明，它可能需要mesh的方式來(lái)覆蓋，在較大的工廠(chǎng)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(huì )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(gè)應用的趨勢是用藍牙的方式進(jìn)行控制(如平板、手機控制)來(lái)監測表的狀態(tài)?；蛘呖梢宰鳛閭鹘y應用的補充，因為它本身是會(huì )接到網(wǎng)關(guān)，再連接到網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)關(guān)如果需要帶藍牙功能，就可以采用STM32WB來(lái)實(shí)現。第三，在工業(yè)應用上會(huì )有更多的傳感器，工業(yè)設備需要較多的傳感器用于監測狀態(tài)，監測到的信息通過(guò)藍牙的方式傳遞會(huì )比較方便。STM32WB具有低功耗，而且里面的藍牙5.0有長(cháng)距離優(yōu)勢，可以在較大的廠(chǎng)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(chǎng)機會(huì )如何?客戶(hù)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M(jìn)PU。因此，傳統的射頻芯片還會(huì )存在，而集成化也是一個(gè)趨勢，STM32WB的出現覆蓋了很多主流的應用，它可以用單芯片來(lái)完成控制和射頻的功能，所以說(shuō)這兩種架構的芯片其實(shí)是互補的，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)挑戰是什么?實(shí)際上，做一個(gè)芯片相對來(lái)講不是特別難的事情，但是如何讓芯片用起來(lái)，則存在很大的差距。芯片應用與生態(tài)系統、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)現有的STM32生態(tài)，這個(gè)生態(tài)會(huì )讓新的STM32WB用戶(hù)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(lǐng)先的一個(gè)芯片，集成了無(wú)線(xiàn)協(xié)議，能夠滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，比如怎么用手機去控制組網(wǎng)的，怎么設置配置。

　　雙核方案的優(yōu)勢

　　STM32WB采用了雙核方案，開(kāi)發(fā)的難度是否增加了?Hakim稱(chēng)，雙核中的M0+不開(kāi)放給用戶(hù)使用，M0+只是跑藍牙協(xié)議棧以及安全密鑰的權限，客戶(hù)的應用是在M4上運行，因此雙核對客戶(hù)來(lái)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(gè)鏈接，而客戶(hù)做應用是基于M4。這比過(guò)去的單核藍牙芯片更簡(jiǎn)單，過(guò)去單核MCU需要處理應用，還需要處理協(xié)議棧，因此更加復雜。而WB是把藍牙的協(xié)議包起來(lái)，是獨立的內核，不會(huì )跟應用的內核搶占它的資源，這是非常巧妙的設計。

　　無(wú)線(xiàn)協(xié)議包在M0+里面，對用戶(hù)不可見(jiàn)。那么用戶(hù)如何去做這部分的修改?首先WB出廠(chǎng)就包含協(xié)議棧，放在M0+里;同時(shí)ST有HCI的接口，客戶(hù)可以不用標準協(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(guò)鑰匙的認證，才可以把自己的ZigBee、Thread和私有協(xié)議棧放在M0+里跑。

　　WiFi的規劃

　　在WiFi的方案方面，ST的計劃是什么? WiFi現在是物聯(lián)網(wǎng)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(lǐng)域覆蓋較多。ST也注意到在智能家居中，WiFi通過(guò)網(wǎng)關(guān)轉成藍牙這一趨勢，當然藍牙現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(xiàn)來(lái)看，STM32WB是第一款無(wú)線(xiàn)的產(chǎn)品線(xiàn)，ST將會(huì )投資更多的無(wú)線(xiàn)或者連接的產(chǎn)品來(lái)擴充STM32的產(chǎn)品線(xiàn)，未來(lái)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(lái)可能會(huì )有的規劃。

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