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[分享] STM32 生态系统 第二期 基于STM32WB的低功耗蓝牙应用:01. 概览
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 楼主 | 发布于 2019-10-01 | 只看楼主
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从使用角度,我们有以下六类设计资源,提供给开发者,做基于STM32WB的低功耗蓝牙应用开发。

技术文档、评估板、参考固件例程、配合低功耗应用的软件工具、中文培训材料、本地方案(ST本地支持团队和中国合作伙伴开发的方案,都会在这里向大家集中展示)

STM32WB生态系统


STM32WB. 技术文档

STM32WB的基础文档,首先是芯片的参考手册。目前STM32WB家族里只有一个55系列,它的参考手册是RM0434。它有1500多页,分章节描述了STM32WB芯片架构、总线、片上RAM、Flash、以及各个外设的功能、寄存器说明。WB主要新增的外设有实现RSA、ECC等非对称加解密功能的PKA单元,即public key accelerator(公钥加速器),用于双核通信的IPCC(inter processor communication controller)和硬件信号量HSEM等。

然后是数据手册,勘误手册。这三篇是STM32WB的基础技术文档。

这里的5个应用笔记,都和STM32WB的硬件设计使用有关。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 沙发


因为WB集成了一颗支持低功耗蓝牙应用和802.15.4的RF收发器,相比以前的STM32,WB在硬件lay板子的时候,需要额外注意一些问题。【AN5165】是WB做射频应用时硬件开发方面总的指南。
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楼主 | 回复于 2019-10-01 2#

STM32WB设计的目标之一就是高集成度,在保证优化的射频性能前提下,能让用户尽量减少外部器件的使用,降低BOM成本。【AN5290】就以QFN48引脚封装的WB55芯片为例,并给出了最小系统原理图。 “高集成度” 主要体现在WB集成了开关电源,以提高2V以上供电时的电源转换效率。WB使用HSE外部高速晶振给RF模块提供时钟,可通过芯片内部集成的负载电容调节HSE精度,无需用户采用外部电容器件。另外两个应用笔记【AN5042】和【AN5246】就是对这两个特性展开的说明。为了进一步节约成本,还可以使用PCB天线,只要设计得当,它的性能可以和表贴陶瓷天线相当。【AN5129】对其进行了详细指导和说明。


STM32WB. 技术文档(2)

STM32WB的主要应用是低功耗蓝牙应用,低功耗是STM32WB的主要设计目标之二。STM32WB继承了STM32L4的低功耗特性,支持多种低功耗模式,以及每个模式下面的子模式选项;低功耗的模拟外设、BAM(批处理获取模式)、灵活的时钟系统。【AN5071】就是对STM32WB芯片的低功耗特性概览。

STM32WB的双核之一,M0+内核是专门跑射频协议栈的,对用户或者说对M4内核,是一个黑盒子。要更新M0+上运行的协议栈,无论是通过JTAG/SWD、USB/UART这样的近程有线,还是通过BLE空中升级方式,要烧写和更新射频协议栈,必须通过FUS,即firmware update service。这里的firmware,不是指跑在M4内核上的用户应用程序firmware,是专指跑在M0+内核上,对用户不可见的射频协议栈firmware。这是一段芯片出厂就已经固化在STM32WB的secure flash中的一段程序,永远擦除不掉。芯片出厂时,只有预装了FUS,没有任何协议栈。需要用户根据自己的应用,使用无线或者有线方式,来把对应的协议栈通过FUS写进去。然后才可以继续在M4+内核上开发应用程序。【AN5185】就是对FUS的详细说明;【AN5247】是STM32CubeWB固件包里的OTA例程说明文档。里面描述了这个ota样例程序的逻辑,用户使用步骤。这个ota程序,不仅可以空中升级M4上运行的用户应用程序,也可以空中升级M0+上运行的射频协议栈。由于FUS的存在,射频协议栈,一定是被ST公钥签名加密过的。关于FUS和OTA的使用,我们下期,会有更详细的介绍。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 3#

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楼主 | 回复于 2019-10-01 4#

BLE Mesh应用,在STM32CubeWB中也有示例程序,这里的三个文档【AN5292】、【UM2180】、【UM2361】,分别是对BLE Mesh例程的说明,以及搭配例程使用的手机app的说明。

【AN5270】和【AN5289】,更偏向于开发者角度,详细列出了ACI层和HCI层的事件,比如连接完成,请求LTK这些LE META事件;比如配对完成、绑定丢失、数值比较这些ACI层的GAP事件;比如notification、server confirmation这样的ACI层GATT/ATT事件。以及所有协议栈使用的,私有的HCI层、GAP、GATT相关命令。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 5#

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楼主 | 回复于 2019-10-01 6#

这里的前四个文档,是对三个例程的使用说明,分别是
>> 使用STM32WB获取传感器参数,并通过BLE发送给手机
>> 使用STM32WB做全双工的音频传输
>> 基于STM32WB的SBSFU,即安全启动和安全固件升级。之前在STM32CubeWB固件包里的ota例程,对M4内核上运行的用户应用程序升级,是明文升级。如果对用户应用程序的升级有加密和认证需求,可以参考这个例程的实现。
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楼主 | 回复于 2019-10-01 7#

STM32WB. 评估板

接下来,是ST官方出品的STM32WB55,目前唯一一款评估板:订购号,P-Nucleo-WB55 pack。这个套件里包含两块基于STM32WB55的板子,如图示:一个是Nucleo板,板载QFPN68引脚封装的STM32WB,和STLINKV2;一个是板载QFPN48引脚封装STM32WB的USB dongle板。

STM32CubeWB固件包里包含两个板子上的多个例程。Nucleo板,由于板载了STLINK,因此烧写程序比较方便;USB dongle板只能通过48引脚WB芯片上,系统memory里面集成的bootloader来烧写应用程序。USB dongle板通常搭配STM32CubeMonitor-RF使用。由于需要系统memory启动,USB dongle板引出了拨码开关,方便启动模式的切换。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 8#

下期介绍ota例程时,会详细说明。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 9#

STM32WB. 固件例程

介绍完了STM32WB的技术文档、评估板,我们接下来看一下,ST目前提供了哪些关于低功耗蓝牙应用的参考例程。

beacon,和几个SIG协会定义的标准profile,例程都有支持。P2P通信基于自定义profile,我们给出了sever,client,router的实现例程。其中蓝色框中的三个例程演示了如何通过ota bootloader,把用户应用从p2p server更新到心跳profile。这个例程,Nucleo板作为OTA server,OTA server可以由手机上的app,ST BLE Sensor或者STM32CubeMonitor-RF来担任。使用后者的时候,需要搭配使用USB dongle板。

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楼主 | 回复于 2019-10-01 10#

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