意法半導體(STMicroelectronics, ST)正式推出STM32WL33無線微控制器(MCU)。此款MCU整合最新一代Sub-G Hz長距離無線電、Arm Cortex-M0+核心,以及專為智慧電表設計的周邊功能與節能技術。該產品大幅簡化無線解決方案的設計流程,縮短研發時程,同時延長電池壽命。
STM32WL專為物聯網應用所設計的新元件,廣泛運用於智慧公用電表、警報系統、智慧建築設備、資產追蹤以及近距離偵測等領域。在眾多尖端智慧應用中,特別適合用於智慧城市的監控與管理、智慧農業中的土壤狀況監測與動物健康管理、森林火災偵測、水表監測以及漏水偵測等多元情境。
產品設計人員在開發新產品時,可以彈性地選擇、超低功耗架構、頂級無線電效率以及創新的功能來提升無線範圍、簡化設計,並延長電池使用壽命。
此款產品內建獨特的類比流量感測器控制器LCSC,專為水表裝置的設計而最佳化。LCSC電路可以與傳統的基於線圈的機械表配合使用,在無需MCU干預即可量測液體流量,並具備防篡改功能。透過這些功能,LCSC能確保安全性,延長水表裝置的電池壽命至15年以上,同時最佳化整體設計整合與成本結構。
此外,該產品內建一款超低功耗(4.2µA)的接收專用寬頻無線電,可在主通訊無線電關閉時監聽喚醒訊號,以節省電力。此款常駐運作的無線電對電池消耗影響極低,並支援待機模式,能在接收到合適的RF喚醒訊號後迅速啟動。範例應用包括水表等裝置的讀取功能,或電池驅動監測解決方案中的服務喚醒能力,便於執行韌體升級。此外,透過固定位置的信標標籤生成喚醒訊號,還可以傳輸OOK調變資訊,為物流和倉儲中的資產追蹤或定位標籤提供便捷方案。
該產品還內建全面的可程式記憶體、周邊功能與安全選項,能讓開發者以最少的外部電路打造功能豐富的應用。這些包括256KB的Flash記憶體、32KB的SRAM,以及多種靈活的周邊功能,例如16段LCD驅動器、12位元1Msample/s類比數位轉換器(ADC)、類比比較器、數位類比轉換器(DAC)、多組計時器及實時時鐘(RTC)。安全功能涵蓋安全啟動、韌體安全升級、128位元AES加密以及隨機數生成器(RNG)。
所有MCU都可運作於413~479MHz或826~958MHz的免授權頻段。此外,特別版本STM32WL33CCV6A支援169MHz頻段。
該裝置內建兩個可程式化的功率放大器,具有+14dBm或+20dBm的RF輸出功率的選擇,進一步提升有效傳輸期間的能源效率。在歐洲、韓國和日本,法規限制最大輸出功率為+14dBm,以節省能源;而在北美和亞太地區,則可採用+14dBm或+20dBm,以提供更長的傳輸範圍。雙功率輸出功還能讓STM32WL33無線MCU適用於全球部署,並滿足全球追蹤應用中的漫遊需求。
靈活的無線電設計支援多種協定與調變方式,包括4-(G)FSK(速率高達600kbit/s)、2-(G)FSK、(G)MSK、DBPSK、DSSS以及ASK。其內建的可程式化與自動化狀態機「無線電序列器」(Radio Sequencer),能執行多項常見的無線操作,例如頻率跳頻、低工作週期操作、LBT、RX Sniff、自動回應等,大幅減少MCU參與,並提升無線電效率。
無線電具備-132dBm的接收靈敏度(@300bit/s 433MHz OOK)和-128dBm的接收靈敏度(@300bit/s 868MHz 2(G)FSK),確保長距離的穩定通訊。在+20dBm的輸出功率下,結合868MHz頻段、300bps GFSK的-128dBm接收靈敏度,可達到超過1公里的無線通訊範圍。
此外,提供IQ介面,可支援自訂調變方案並進一步提升接收靈敏度,使開發者能在嵌入最佳化協議庫之前,透過GNURadio或類似工具進行後續處理與探索。除了完全可自訂的專屬協定外,支援的標準協定包括wM-Bus、Mioty、Wize、Sigfox、6LowPAN,以及Wi-SUN的家用區域網路(Home-Area-Networking, HAN)。
此款無線SoC可與ST的MEMS慣性與環境感測器無縫結合,並利用ST提供的機器學習(ML)和人工智慧(AI)演算法及工具組,協助開發需要位置與情境感知的應用。此外,它也適合用於工業、智慧城市或農業中的電池驅動遠端監測和無線感測器應用。
作為一款整合型系統晶片(SoC),STM32WL33系列將開發者連結至STM32廣泛的生態系統,並支援專屬的STM32CubeWL3軟體與中介軟體,以及適用於868/915MHz開發的NUCLEO-WL33CC1板和433MHz的NUCLEO-WL33CC2板。此外,針對這些MCU的專用濾波器(MLPF-WL-01D3/02D3/04D3)已推出,採用ST的被動元件技術(IPD),提供簡單且節省空間的解決方案,最佳化RF性能。同時,一系列參考設計(STDES-WL3xxxx)進一步簡化RF設計並節省研發時間,加速新產品上市。這些參考設計針對STM32WL3系列進行預認證與微調,涵蓋多種選項,包括頻段、RF功率、MCU封裝,以及兩層或四層PCB設計,為開發者帶來更多便利。
STM32CubeWiSE是一套圖形化使用者介面的工具組,能顯著提升學習效率與即時上手的體驗。工具組包含WiSE-RadioCodeGen,是一款專為RF協定自動化設計的程式碼生成工具,搭配專屬的WL33 Radio Sequencer使用,而WiSE-RadioExplorer則幫助使用者充分運用尖端無線電功能,協助完成RF測試與認證流程。