編者按：2019年11月28日，工信部發(fā)布了《中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部公告2019年第52號(hào)》，該公告進(jìn)一步規(guī)范微功率短距離無(wú)線電發(fā)射設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱“微功率設(shè)備”）的管理。更重要的意義在于，徹底解除了LoRa技術(shù)在中國(guó)落地的政策限制疑慮。
2020年初，意法半導(dǎo)體即宣布推出STM32WL遠(yuǎn)距離SubGHz無(wú)線系統(tǒng)芯片(SoC)產(chǎn)品系列，正式進(jìn)軍LoRa無(wú)線市場(chǎng)，從而進(jìn)一步完善了其無(wú)線MCU的產(chǎn)品系列。
作為市場(chǎng)上唯一可連接LoRa低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)的系統(tǒng)級(jí)芯片，STM32WL系列讓用戶能夠創(chuàng)建尺寸非常緊湊的高效節(jié)能的可靠的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
LoRa在全球范圍持續(xù)高速增長(zhǎng)
LoRa是一種長(zhǎng)距離、低功耗的無(wú)線射頻通信技術(shù)，客戶可以使用非授權(quán)頻段架設(shè)、安全可控的私有物聯(lián)網(wǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年1月，LoRa的連接節(jié)點(diǎn)超過(guò)了1.45億個(gè)。從LoRa聯(lián)盟的會(huì)員數(shù)量可以看出從事LoRa產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的公司數(shù)量也在迅速增長(zhǎng)。LoRa聯(lián)盟現(xiàn)有約500個(gè)會(huì)員，其中許多來(lái)自中國(guó)，例如阿里巴巴和騰訊。
此前，在中國(guó)使用的LoRa芯片是由Semtech 研發(fā)和供應(yīng)的， 現(xiàn)在Semtech已將其LoRa技術(shù)授權(quán)給了意法半導(dǎo)體和亞洲的一些半導(dǎo)體公司，從而實(shí)現(xiàn)了LoRa芯片供應(yīng)的多元化。
與此同時(shí)，Sigfox無(wú)線技術(shù)的增長(zhǎng)也相當(dāng)迅速。
四種調(diào)制試支持多種協(xié)議
STM32WL共有四個(gè)不同調(diào)制方式，除了LoRa基礎(chǔ)版外，還支持FSK、MSK、BPSK。
為什么要支持這么多種類不同的調(diào)制方式呢？
意法半導(dǎo)體亞太區(qū)STM32WL無(wú)線微控制器策略總監(jiān)陳德勇解釋說(shuō)，不同的調(diào)制方式可以支持多種協(xié)議。在支持LoRaWAN基礎(chǔ)上，四種調(diào)制方式可以同時(shí)支持其他的協(xié)議，比如LoRa的私有協(xié)議和sigfox、M-Bus。從客戶需求端反饋的信息表明，為了增強(qiáng)安全性和差異化，越來(lái)越多的客戶選擇私有協(xié)議來(lái)部署物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。
因此，采用了四種調(diào)制方式的STM32WL，并不是單獨(dú)給LoRa服務(wù)的，其實(shí)是在LoRa的程序上還可以支持其他的無(wú)線協(xié)議。
高度集成的雙核架構(gòu)增加設(shè)計(jì)靈活性
STM32WL系列在一顆芯片上集成了STM32超低功耗架構(gòu)與具有LoRa調(diào)制功能的Sub-GHz多調(diào)制射頻子系統(tǒng)。
新推出的STM32WL型號(hào)包括基于Arm?Cortex?-M4內(nèi)核的STM32WLEx和Cortex-M0 + MCU內(nèi)核的雙核STM32WL5x。開(kāi)發(fā)者可以完全開(kāi)放和靈活地使用兩個(gè)內(nèi)核，雙核架構(gòu)可以有效地實(shí)現(xiàn)硬件隔離，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，應(yīng)用更新無(wú)需重新認(rèn)證設(shè)備，并增強(qiáng)射頻和應(yīng)用的實(shí)時(shí)性能。
陳德勇表示，這兩款產(chǎn)品其實(shí)都有共同的關(guān)鍵特性，在無(wú)線處理器方面支持的多種協(xié)議、功率放大器、芯片接收靈敏度、發(fā)射功耗等等。在超低功耗的覆蓋面，不管是單核還是雙核，都同時(shí)支持。它們同樣擁有豐富的外設(shè)，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)不同設(shè)備有眾多可實(shí)現(xiàn)方式，豐富的外設(shè)可以讓客戶靈活使用和匹配不同的功能。
據(jù)陳德勇介紹，STM32WL系列產(chǎn)品的射頻部分的集成度非常高，高速外部(HSE)時(shí)鐘與射頻信號(hào)同步只需一個(gè)晶振，并且無(wú)需外部功率放大器(PA)，從而可最大程度地減少總物料清單(BoM)成本和解決方案的面積。
意法半導(dǎo)體的STM32WL架構(gòu)基于支持DSP擴(kuò)展指令集的高能效Arm Cortex-M4內(nèi)核，得益于動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整等超低功耗技術(shù)，采用意法半導(dǎo)體的ART Accelerator自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行閃存代碼零等待周期。MCU閃存容量可選，最高256KB，使開(kāi)發(fā)人員可以為整個(gè)平臺(tái)（包括應(yīng)用和射頻）選擇最佳的代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。
超級(jí)安全措施確保信息無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)
STM32WL是基于傳統(tǒng)STM32平臺(tái)的升級(jí)，不但具備STM32原有的安全保護(hù)措施，同時(shí)在電源控制、閃存保護(hù)、時(shí)鐘安全、入侵監(jiān)視、軟件IP待方面采取了保護(hù)無(wú)線應(yīng)用場(chǎng)景的措施。
陳德勇表示，在做這款雙核無(wú)線產(chǎn)品過(guò)程中不斷與開(kāi)發(fā)者保持溝通，針對(duì)開(kāi)發(fā)者在數(shù)據(jù)加密、安全下載、固件保護(hù)和身份驗(yàn)證四個(gè)方面的主要安全需求，STM32WL平臺(tái)都做了有針對(duì)性的安全部署。
1、.數(shù)據(jù)加密
STM32WL在數(shù)據(jù)加密方面采用了安全密鑰管理服務(wù)KMS系統(tǒng)，也就是說(shuō)在這個(gè)芯片里面，給了一個(gè)特殊的安全域，里面可以存儲(chǔ)密鑰，這個(gè)密鑰可以管理在系統(tǒng)上不同應(yīng)用的使用，以及可以處理的特權(quán)，在過(guò)去傳統(tǒng)的通用單片機(jī)是沒(méi)有這個(gè)功能的。
2、固件IP保護(hù)
有很多客戶非常擔(dān)心產(chǎn)品和固件里的IP被盜取、攻破，被黑客摘取。因此，STM32WL設(shè)置了一個(gè)安全啟動(dòng)（可信根）措施，讓開(kāi)發(fā)者比較放心地去使用和保護(hù)固件。
3、安全固件安裝或更新
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程升級(jí)已經(jīng)成為常態(tài)，如何保證在這一過(guò)程中的信息安全，成為擺在開(kāi)發(fā)者面前的重要課題。用戶可能在這個(gè)過(guò)程中要做代碼的更新、固件的更新，在目前環(huán)境下要做這個(gè)是非常困難，而且也比較耗時(shí)、耗力、耗資源，幾乎有很多設(shè)備一鋪到市面上，就很難做固件的升級(jí)。
針對(duì)這一行業(yè)應(yīng)用痛點(diǎn)，STM32WL實(shí)現(xiàn)了嵌入式安全固件安裝（SFI）和SBSFU，即在此基礎(chǔ)上給了一個(gè)可定義的現(xiàn)場(chǎng)更新和執(zhí)行安全的升級(jí)平臺(tái)。
4、加密/密碼
安全啟動(dòng)和信任鏈技術(shù)在MCU上執(zhí)行，是當(dāng)前開(kāi)發(fā)者普遍采用的流行安全措施。
這時(shí)，芯片在一開(kāi)始執(zhí)行時(shí)或在復(fù)位時(shí)必須要執(zhí)行一個(gè)安全啟動(dòng)，安全啟動(dòng)機(jī)制下，芯片會(huì)自己去檢查是否芯片上的寄存器或外設(shè)被篡改過(guò)，在這些措施之下，會(huì)做第二步驟去認(rèn)證這些應(yīng)用程序是否允許認(rèn)證它的合法性，如果這些都正常的話，那么這款應(yīng)用才可以在特定領(lǐng)域里開(kāi)始應(yīng)用，這會(huì)大大減少可破壞或出錯(cuò)，讓黑客有機(jī)會(huì)去截取或讓整個(gè)系統(tǒng)崩潰掉。
所以信任根在安全構(gòu)思里面是一個(gè)極重要的環(huán)節(jié)，業(yè)界還在不斷地去培育開(kāi)發(fā)者、工程師，更快地去提升他們的安全理念。
由于STM32WL有了雙核架構(gòu)，在保持最大靈活性時(shí)，還可以把如SFI、 SB、SFU和KMS的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，讓開(kāi)發(fā)者在過(guò)去沒(méi)辦法或比較困難，或需要很高費(fèi)用、能力才能實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在能更加方便、更加容易地去實(shí)現(xiàn)。
總之，LPWAN是一個(gè)可以覆蓋廣闊地理區(qū)域和偏遠(yuǎn)地點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)劃算的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，STM32WL的推出能夠擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍，并使智能技術(shù)能夠?yàn)楣檬聵I(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)帶來(lái)更高的價(jià)值。