出货量超过60亿的MCU，也看准了LoRa商机武术馆

出货量超过60亿的MCU，也看准了LoRa商机

2020 年，STM32 出货量超过 60 亿颗，成为 ST MCU 的重要里程碑。ST 这一产品家族，从 2007 年发展至今，涵盖超低功耗、主流应用、高性能以及无线 MCU 四大系列。

过去一年，STM32 的重大更新包括高性能 MCU 系列从性能到功耗以及针对特定应用方向、IP 等方面的提升；低功耗 MCU 系列内核和外设安全性进一步升级，带来产品安全等级的提升；无线 MCU 方面，在 2020 年 1 月推出的单核 STM32WLE5 产品基础上，新推出了采用 Cortex-M4 和 M0+双核架构的 STM32WL55 和两个非 LoRa 产品型号，且都已量产。

据 ST 中国区微控制器市场及应用总监曹锦东介绍，ST 去年有三起收购都和无线连接相关，包括超宽带(UWB)厂商 BeSpoon、Riot Micro 的蜂窝物联网连接资产、以及专注于硅功率放大器和 RF 前端模块(FEM)产品的 SOMOS 公司。未来其无线 MCU 会覆盖到从点对点到多种无线网络的连接，打造一个从家庭到工业、从短距到长距、从低速到高速的全方位、多维度的无线产品生态系统。

左起依次为：ST 中国区微控制器市场及应用总监曹锦东，ST 亚太区 STM32WL 无线微控制器策略总监陈德勇，ST 高级应用工程师徐向东

为什么布局超低功耗广域网？

LPWAN 是一个可以覆盖广阔地理区域和偏远地点的经济划算的无线网络连接技术，能够扩展物联网的覆盖范围，并使智能技术能够为公用事业、农业、物流、交通运输等行业带来更高的价值。

ST 亚太区 STM32WL 无线微控制器策略总监陈德勇介绍，迄今为止，已有约 162 个国家、148 个运营商在全球范围内推行超低功耗广域网产品（LoRa Alliance 数据）。LPWAN 在过去三年增长速度非常快，LoRaWAN 和 Sigfox 增长力度都比较大。未来五年，这几种技术将会在市面上形成互补，特别在中国市场将会蓬勃发展。

随着 LoRaWAN 或 Sigfox 等远距离无线技术在全球范围持续覆盖，新的商机正在产生，目前最被看好的是环境监控和资产跟踪等应用，面向这些应用推出的单芯片 MCU 和多调制射频的 SoC，将会激发出更多创新设计，也便于更多创新实用的智能设备随时接入物联网。

STM32WL 高集成度特性

一颗芯片上集成 STM32 超低功耗架构与具有 LoRa 调制功能的 Sub-GHz 多调制射频子系统，是 STM32WL 的最大特色。ST 方面介绍，这是当前市场上唯一可连接 LoRa 低功耗广域网的系统芯片，能够让用户能够创建尺寸非常紧凑、高效、节能、可靠的 IoT 设备。

射频部分高集成度是 STM32WL 的亮点，高速外部(HSE)时钟与射频信号同步只需一个晶振，并且无需外部功率放大器。可支持多种调制方案的 Sub-GHz 射频子系统，包括 LoRa、Sigfox、无线仪表总线(wM-Bus)等协议和其他专有协议，以及 Sub-GHz 标准所用的(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK 调制技术。

射频电路采用了 Semtech SX126x 收发器 IP 内核，为了使其适应经过市场检验的 STM32 平台的功率模式，ST 进行了二次设计。射频部分包含两个最大发射功率 15dBm 和 22dBm 的内部功率放大器，高低功率发射模式可以覆盖全球 150MHz 至 960MHz 的免执照频段，确保芯片兼容所有地区的低功率广域网，使得全世界各地的的终端产品都可以使用 STM32WL。

架构方面，STM32WL 基于支持 DSP 扩展指令集的 Arm Cortex-M4 内核，得益于动态电压调整等超低功耗技术，采用 ART Accelerator 自适应实时加速技术，能够实现执行闪存代码零等待周期。MCU 闪存容量可选，最高 256KB。

此外，用户可以利用 STM32Cube 开发生态系统来简化产品开发，缩短产品上市时间。资源包括 STM32CubeMX 项目配置和代码生成工具、STM32CubeMonitor 运行时监视和可视化工具，以及 STM32CubeProgrammer 代码烧写工具。

嵌入式安全与防护

安全性是 STM32WL 所强调的特性。内置的网络安全功能包括硬件对称加密和公钥加速器、硬件随机数发生器(TRNG)、扇区读 / 写保护、双核安全区域隔离，以及支持最先进的加密算法，包括 RSA、ECC 和 ECDSA。

双核版本 STM32WL5x 可提供更高的安全性能。陈德勇介绍，ST 基于过去十几年与开发者互动的经验，发现开发者的四大痛点是：数据加密、安全下载、固件保护、身份验证。

通过 M4 和 M0+安全的硬件隔离，安全启动代码保护等等，双核的设计既保证了灵活性，又能充分发挥 SFI、SB、SFU、KMS 等应用优势。这在过去对费用投入、设计能力要求都比较高，现在则方便开发者进行更加便捷的设计。

不仅如此，开放式双核架构在保证安全性的基础上，也带来一定的灵活性。第一，通过一个所谓的 memory access 表，对访问两个 CPU 权限的功能数据，开发者可以灵活配置，决定如何设计闪存空间的权限、特权或应用特性。第二，该平台提供不同的协议栈，LoRaWAN 或 Sigfox 协议栈同时提供开源的源代码，便于用户在开源代码的基础上进行配置和改动。此外，开放式双核还方便用户对外设等资源自由分配，用户可以指定外设由指定的核来控制，大大增强了使用的灵活性。

ST 高级应用工程师徐向东徐向东介绍，双核架构其实是对安全基本理念的沿袭，例如基于 TrustZone 架构的安全方式，原理就是隔离。STM32WL 通过双核的方式，可以将应用代码和协议栈等敏感的信息进行隔离，将敏感信息隔离而不是和其他信息糅合在一起，这是安全的第一要素。


陈德勇透露，自 2020 年 1 月发布 WLE 单核芯片以来，迄今为止有将近 100 多客户都移植过来了，这个产品已经实现百万级的订单。总体来说市场反映比想像更加热烈，现在推动双核相信会带来另一波冲击。

STM32 三大方向：无线、安全、AI

曹锦东介绍，除了集成更多无线通信技术外，更先进的安全保护与更高的本机自主智能将成为 STM32 发展的另外两个维度。

展望未来，在物联网的世界中，点对点之间、设备与云之间，当每个设备进行安全升级、安全启动时，要考虑系统是否够稳定、够可靠，这是关键要素。ST 未来新的产品线会有从内核到 IP、软件、系统等全方位的安全考虑。

AI 虽然目前更多运行在云端、服务器端，但未来对于那些联网能力并不强、设备本身算力并不高，同时要执行的 AI 算法本身并不复杂，比如通过噪声去判断电机本身运行的状况，或是判断系统的运行效率，这些应用都不需要云端。

更多的 AI 功能会在设备端部署、完成，这是分布式 AI 的发展理念。因此，在嵌入式系统如何帮助用户从软件到芯片、系统、以及整个方案来部署 AI，这是我们的挑战，也是我们的机会，也是 ST 生态能够提供的助力， 曹锦东表示。

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