現在のモノのインターネット (IoT) デバイスは、Bluetooth® LE、Thread、Zigbeeなど、非常に多様な通信プロトコルを使用しています。一方では、複数のプロトコルをサポートすることが望まれ、他方では、製品サイズと消費電力を削減することが望まれており、そのためには高度に統合されたチップが必要です。この記事では、STMicroelectronicsが発表した、さまざまな通信プロトコルを統合したマイクロコントローラを紹介し、その製品性能と利点を理解します。
マイクロコントローラに通信プロトコルを統合することで、製品のサイズと消費電力を削減します。
ほとんどのIoTデバイスはワイヤレスで接続されています。アプリケーションに応じて、異なる無線通信プロトコルが選択されます。現在、最も主流の無線通信プロトコルには、Bluetooth® LE、Thread、Zigbeeなどがあります。これらのプロトコルにはそれぞれ長所と短所がありますが、いずれもバッテリー駆動のIoTデバイスの要件を満たすために低消費電力特性を重視しています。どのような通信プロトコルが使用されるかに関係なく、マイクロコントローラはIoTデバイスに必要なコンピューティング コアです。したがって、マイクロコントローラと無線通信プロトコルの機能を統合すると、製品のサイズと消費電力が効果的に削減されます。
デュアルコアマイクロコントローラがBOMコストの削減を実現
IoTデバイスのシステム機能と電力消費に関する要件を考慮して、STMicroelectronicsはワイヤレス マイクロコントローラのSTM32WBシリーズを導入しました。STM32WBワイヤレス マイクロコントローラは、64 MHzで動作するArm® Cortex®‐M4コア (アプリケーション プロセッサ) と32 MHzで動作するArm Cortex‐M0+ コア (ネットワーク プロセッサ) をベースにしており、ARTアクセラレータ™、最大1 MBのフラッシュ、最大256 KBのSRAMを内蔵し、Bluetooth LE 5.0およびZigbeeやThreadなどのIEEE 802.15.4ワイヤレス規格をサポートしています。STM32WB MCUの革新的なアーキテクチャは、リアルタイム実行 (無線関連のソフトウェア処理) 向けに最適化された2つの完全に独立したコアに基づいており、柔軟なリソース使用と電力管理を可能にして、BOMコストの削減とユーザー エクスペリエンスの向上を実現します。
STM32WB MCUシリーズは、当社の超低消費電力STM32L4マイクロコントローラと同じ技術で開発されており、長いバッテリ寿命と複雑な機能を必要とするアプリケーションに適した同じデジタルおよびアナログ周辺機器を提供します。従来のシングルコアマイクロコントローラは、タイムシェアリングアプリケーション（ネットワーク機能の同時管理など）には不十分で、処理時間が長く、消費電流が膨大になり、他のマイクロコントローラと組み合わせる必要があるため、コストが増加します。STM32WBはシステムオンチップです （柔軟性に富み、開発が容易なユーザー エクスペリエンスを備えた3DセキュアOC (3D SOC) ソリューションであり、バッテリー寿命の延長、コストの節約、市場投入までの時間の短縮、製品の認証プロセスの簡素化を実現するオールインワン ソリューションです。
STM32WB MCUシリーズは、照明、産業用デバイス、ビーコン、車両メンテナンス、フィットネス/ヘルスケア、ホームセキュリティ、オーディオなどのアプリケーションに適用できます。高性能、低消費電力、セキュリティ機能のサポートを備え、完全な製品開発環境も提供します。IoT製品の開発に最適なソリューションです。
さまざまなアプリケーションの多様な要件を満たすために複数の無線通信プロトコルをサポート
STM32WB MCUは、Bluetooth® LE、IEEE 802.15.4標準、Zigbee、Threadなど、さまざまなワイヤレス接続をサポートしています。内蔵のBluetooth Low Energy RFトランシーバーは、Bluetooth SIGによって承認されたBluetooth™ 5.0無線スタックとプロファイルを使用し、2 Mbps対応モードでは2倍の速度を実現し、メッシュ プロファイルの要件に準拠するV1.0 Bluetooth SIGをサポートし、Bluetooth Meshを通じてネットワーク カバレッジを拡張し、ZephyrやArm Cordioプロトコル スタックを含むあらゆるBluetooth Low Energyまたは独自ソリューション用のホスト コントローラー インターフェイス (HCI) をサポートします。
さらに、STM32WB MCUは汎用IEEE 802.15をサポートしています。4 MAC層により、STM32WBは、Zigbee PRO 2017や低電力OpenThread Meshネットワーク プロトコルなどの独自のプロトコルまたはフル スタックを実行できるようになり、設計者はデバイスをIoTに接続するためのオプションをさらに多く利用できるようになります。STM32WBは、最大 +6dBmの出力電力と102 dBのリンク バジェットを備え、クラス最高のRF機能を備えています。電力消費に敏感なアプリケーションに適しています。RXには4.5 mAのみが必要で、TXには5.2 mA (@ 0dBm) のみが必要です。さまざまな認定構成が用意されており、デバイスのサイズ設定とOTA機能に関してより自由度が高くなり、プラットフォームの最適化が可能になります。
豊富な周辺機器とセキュリティ機能をサポートし、最適化されたソリューションを提供します
STM32WB MCUシリーズには、STM32WBx5とSTM32WBx0が含まれます。STM32WBx5ワイヤレス マイクロコントローラは、複数のパッケージとさまざまなメモリ サイズで提供されており、さまざまなレベルの複雑さに対応できる強化されたパフォーマンスと柔軟性をユーザーに提供します。STM32WBx0バリュー ラインは、基本的な機能に重点を置き、機能が最適化されたコスト効率の高いソリューションを開発者に提供します。
STM32WBx5ラインには、実用的なクリスタルレスUSB 2.0 FSインターフェース、オーディオ サポート、LCDドライバー、タッチ センシング、最大72個のGPIO、電力消費を最適化する統合SMPS、バッテリ寿命を最大化する複数の低電力モードなど、さまざまな通信機能が搭載されています。STM32WBx0バリュー ラインは、エントリーレベルのソリューションを実現し、温度範囲が狭められた必須の周辺機器セットを備えています。
STM32WBマイクロコントローラは、ワイヤレス機能と超低消費電力機能に加えて、デバイスのメンテナンスの必要性を減らし、エンドデバイスの信頼性を確保し、複製できないようにするセキュリティ機能を組み込んでいます。STM32WBマイクロコントローラには、256ビットAESハードウェア暗号化、PCROP読み取り/書き込み保護、JTAGヒューズ、楕円曲線暗号化エンジンを備えた公開鍵暗号化などの組み込みセキュリティ ハードウェア機能が含まれています。ファームウェア アップグレード サービス (FUS)、PCROP、およびPKA機能により、安全なワイヤレス スタックの更新、暗号化キーの管理、およびコード保護が保証されます。
完全なエコシステムにより、製品とアプリケーションの開発が容易になります
STM32WB製品ポートフォリオはSTM32エコシステムを補完し、製品定義からプロトタイピング段階、最終的なプラットフォーム定義に至るまで完全な柔軟性を提供します。STM32WBには、STM32WB55 NucleoパックやSTM32Cubeエコシステムなどの完全な開発エコシステムがあり、一貫したソフトウェア開発ツール セットを形成して、アプリケーションの開発を迅速かつ簡単に開始できます。このパックには、STM32WBマイクロコントローラをベースにしたSTM32WB55 nucleo-64とBLE対応USBドングルが含まれており、幅広いワイヤレス アプリケーションを有効にしながらすぐに使い始めることができます。
STM32WB55 Nucleoパックは、市場で実証済みのSTM32Cubeエコシステムに完全に統合されており、包括的な組み込みソフトウェア リソースと開発ツールのセットが付属しています。STM32CubeWB MCUパッケージは、組み込みソフトウェア リソースのワンストップ ソリューションであり、HALおよびLL周辺ドライバ、ミドルウェアのフル セット、無線スタック (Bluetooth 5.0、OpenThread、ZigBee 3.0) に加えて、Keil MDK-ARMやIARなどのいくつかの一般的なIDE用のさまざまな事前構成済みソフトウェア サンプルを備えています。
STM32WBシリーズは、STM32CubeMX MCU初期化、構成、コード生成ツールと互換性があり、RFパフォーマンスをテストおよび検証するためのSTM32CubeMonRFソフトウェアとも互換性があります。STM32WB55 Nucleoボードは、オンボード デバッガーに加えて、ST-LINK USBコネクタや長寿命バッテリ セルなどの多くの内部電源オプションを提供し、外部ソースを使用して電源を供給することもできます。
結論
STM32WBシリーズは、オープン2.4 GHz無線マルチプロトコル、デュアルコア、完全に制御された超低消費電力機能をサポートし、IoT保護機能、コストを節約する大規模統合、大容量メモリ、高度な無線周波数およびシステム開発ツールを備えており、現時点でIoTデバイスを開発するための最適なソリューションとなります。
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