STMicro STM32WL3 ไมโครคอนโทรลเลอร์ไร้สาย คลื่นความถี่ sub-GHz นำมาใช้ในมิเตอร์อัจฉริยะ

STMicroelectronics STM32WL3 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ไร้สาย ที่ใช้ Arm Cortex-M0+ พลังงานต่ำ, long-range รวมถึงรองรับโพรโทคอลหลายแบบ (multi-protocol) ซึ่งทำงานในคลื่นความถี่ sub-GHz ISM คือ 413MHz – 479MHz, 826MHz – 958MHz, และเร็ว ๆ นี้ 169MHz (2024) สำหรับโพรโทคอล เช่น wireless M-Bus (mode N) และ Wize

คลื่นวิทยุที่รองรับ multi-protocol และ multi-modulation รองรับ 4-(G)FSK สูงสุดถึง 600kbit/s, 2-(G)FSK, (G)MSK, DBPSK, DSSS, OOK, ASK modulation ที่เหมาะสำหรับการสื่อไร้สายที่เป็นกรรมสิทธิ์เฉพาะและเป็นมาตรฐาน เช่น Sigfox , KNX, WiSun , mioty , M-Bus และอื่นๆ บริษัท STMicro ยังกล่าวถึงคุณสมบัติที่ช่วยประหยัดพลังงานซึ่งจะสามารถช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้นานถึง 15 ปี

คุณสมบัติและสเปคของ STM32WL3:

MCU Core – Arm Cortex-M0+ สูงถึง 64 MHz
หน่วยความจำ – SRAM ขนาด 16KB หรือ 32KB ที่สามารถถูกเก็บรักษาข้อมูลไว้ทั้งหมด
ที่จัดเก็บข้อมูล
- flash ขนาด 128KB หรือ 256KB
- flash OTP 1 KB (ข้อมูลผู้ใช้)
Wireless
- RF bands RF – 413-479 MHz, 826-958 MHz และ 169 MHz (เร็วๆ นี้)
- Data rate– 0.1 ถึง 600 kbit/s
- Tx power Tx สูงสุด +20dBm
- Rx sensitivity ที่ 1% BER – -132 dBm
- รูปแบบการเปลี่ยนแปลงสัญญาณ (Modulation schemes)
  - 2(G)FSK, 4(G)FSK, OOK, ASK, D-BPSK, DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum หรือการกระจายสเปกตรัมทางตรง)
  - การเข้าถึงข้อมูลในช่อง I/Q
  - เข้ากันได้กับโพรโทคอลไร้สายที่เป็นกรรมสิทธิ์และเป็นมาตรฐาน (W-MBUS, Sigfox, Mioty, KNX-RF, IEEE 802.15.4g, อื่นๆ)
- การรับรอง
  - ยุโรป –ETSI EN 300 220, category 1 compliant, ETSI EN 303 131
  - สหรัฐอเมริกา – FCC part 15 และ part 90
  - ญี่ปุ่น – ARIB STD T67, T108
- ฮาร์ดแวร์ที่สามารถกำหนดค่าในการทำงานของวงจรไร้สายในโหมดที่ทำงานอัตโนมัติ เช่น โหมด Sniff, การกระโดดคลื่นความถี่ (Frequency hopping), โหมด Low Duty Cycle, ฟังก่อนพูด
- Wakeup radio receiver – Low power autonomous wakeup receiver (LPAWUR) พร้อมช่องรับข้อมูล OOK, sensitivity -50 dBm
วงจรรอบข้าง (Peripherals)
- จอแสดงผล – ไดรเวอร์ LCD ที่มีองค์ประกอบเมทริกซ์รองรับสูงสุด 96 (12×8) หรือ 64 (16×4)
- สูงสุด 32x GPIO (VFQFPN48) หรือ 17x GPIO (QFN32)
- 1x USART พร้อมรองรับ LIN, Smartcard Protocol, IrDA, SIR ENDEC specifications, และการทำงานของโมเด็ม (CTS/RTS)
- 1x LPUART (พร้อมใช้งานในโหมดพลังงานต่ำ) ที่สามารถปลุกได้
- 1x SPI, 1x SPI พร้อม I2S interface multiplexed
- 2x I2C (SMBus/PMBus)
- 8-channel DMA controller ที่รองรับ ADC, DAC, SPIs, I2Cs, USART, LPUART, timers, AES
- Analog
  - ADC 12 บิตสูงสุด 1 Msample/s พร้อม 8 ช่อง (single-ended) หรือ 4 ช่อง (differential)
  - 1x comparator
  - เอาต์พุต DAC 1x 6 บิต sample-และ-hold
  - LC sensor controller (สำหรับการวัดการหมุนล้อที่เป็นอัตโนมัติ)
  - การตรวจวัดแรงดันของแบตเตอรีพร้อมการตรวจวัดระดับต่ำ
  - การตรวจสอบอุณหภูมิ
Clock sources และ timers
- Clocking scheme พร้อม
  - 64 MHz HSI หรือ PLL
  - Fail-safe 48 MHz crystal oscillator (HSE) พร้อม integrated trimming capacitors
  - 32 kHz crystal oscillator (LSE)
  - Integrated low-power 32 kHz RC (LSI)
- 1x 16-bit 4-channel general-purpose timer
- 1x 16-bit 2-channel general-purpose timer
- 1x RTC
- 1x independent watchdog
- Radio timer พร้อม wake-up capability
ความปลอดภัย
- Secure bootloader ที่ปลอดภัยพร้อมการปิด SWD
- AES-128 co-processor และ TRNG 16 บิต
- Embedded UART bootloader พร้อมการป้องกันการเขียนและการอ่านได้
การจัดการพลังงาน
- แรงดันไฟจ่าย – 1.7 ถึง 3.6V DC
- Ultra-low-power power-on-reset (POR) และ power-down-reset (PDR)
- Programmable voltage detector (PVD)
การใช้กระแสไฟ
- การใช้กระแสไฟแบบไดนามิก: 14 µA/MHz
- Wake up radio receiver – 4 µA ในโหมด autonomous ตลอดเวลา
- โหมด Shutdown – 14 nA
- โหมด Deepstop – 960 nA
- การใช้พลังงานคลื่นวิทยุ
  - โหมด RX 4 mA ใน RX
  - โหมด TX @ +10 dBm – 8 mA
  - โหมด TX @ +20 dBm – 78 mA
- การใช้ WFI (โหมด direct HSE) – 1.6 mA
- ความสามารถในการปลุกจากทั้งโหมด Deepstop และ Shutdown
แพ็คเกจ – QFN32 (5×5 มม.) หรือ QFN48 (6×6 มม.) ตามมาตรฐาน ECOPACK2
ช่วงอุณหภูมิ – ขยายได้สูงสุด: -40°C ถึง 105°C

STMicro ไม่ได้กล่าวถึงซอฟต์แวร์ในประกาศนี้ แต่ซอฟต์แวร์น่าจะรองรับจาก STM32CubeIDE ecosystem เหมือนกับไมโครคอนโทรลเลอร์ STM32 แบบ wireless หรือ non-wireless, ชุด Evaluation kit และชุดบอร์ดพัฒนา จะพร้อมใช้งานเร็วๆ นี้ แต่ขณะนี้ยังไม่มีรายละเอียดเพิ่มเติม

STM32WL3 จะเปิดตัวพร้อมกับ 6 SKU พร้อมมีขนาด flash และ RAM และเพ็กเกจ ที่แตกต่างกัน ได้แก่ STM32WL33K8, STM32WL33C8, STM32WL33KB, STM32WL33CB, STM32WL33KC และ STM32WL33CC ตามแผนภูมิด้านล่าง

ไมโครคอนโทรลเลอร์ไร้สาย STM32WL3 จะถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันที่ใช้งานระยะไกล เช่น อุปกรณ์มิเตอร์และมอนิเตอร์ รวมถึงระบบเตือน, แอคทูเอเตอร์( actuators) และเซ็นเซอร์ที่พบในอาคารอัจฉริยะ, โรงงานอัจฉริยะ และเมืองอัจฉริยะ (Smart City) ไมโครคอนโทรลเลอร์ไร้สายมีราคาเริ่มต้นที่ 2.04 (~72฿) สำหรับการสั่งซื้อ 10,000 ชิ้น และบริษัทรับประกันอายุการใช้งานอย่างน้อย 10 ปี สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่เพจผลิตภัณฑ์และข่าวประชาสัมพันธ์

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : STMicro STM32WL3 sub-GHz wireless MCU targets smart metering, smart building, and industrial monitoring