DS13105_STM32WLE5xx单片机数据手册

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特征
•收音机
–频率范围：150 MHz至960 MHz
–调制：LoRa®，（G）FSK，（G）MSK和
BPSK公司
–接收灵敏度：–125 dBm（对于2-FSK）
（1.2 Kbit/s），对于LoRa®-148 dBm
（10.4 kHz时，扩展系数12）
–发射机高输出功率，
可编程高达+22 dBm
–发射机输出功率低，
可编程高达+15 dBm
–符合以下收音机
频率规定：ETSI EN 300 220，
EN 300 113、EN 301 166、FCC CFR 47
第15、24、90、101部分和日本人
ARIB STD-T30、T-67、T-108
•超低功耗平台
–1.8 V至3.6 V电源
–40°C至+85°C温度范围
–关闭模式：31 nA（VDD=3 V）
–待机（+RTC）模式：
360毫安（VDD=3伏）
–Stop2（+RTC）模式：1.07µA（VDD=3 V）
–有源模式MCU：<72µA/MHz
（CoreMark®）
–有源模式RX:4.82 mA
–有源模式TX:15 mA，10 dBm和
20 dBm时为87毫安（LoRa®125 kHz）
•核心：32位Arm®Cortex®-M4 CPU
–自适应实时加速器（ART
加速器）允许0-等待状态
从闪存执行，频率
高达48 MHz，MPU和DSP指令
–1.25 DMIPS/MHz（Dhrystone 2.1）
•安全和识别
–硬件加密AES 256位
–真随机数发生器（RNG）
–扇区读/写保护
操作（PCROP、RDP、WRP）
–CRC计算单元
–唯一的设备标识符（64位UID
符合IEEE 802-2001标准）
–96位唯一模具标识符
–硬件公钥加速器（PKA）
•供应和重置管理
–高效嵌入式SMPS步骤
下变频器
–SMPS到LDO智能交换机
–超安全、低功耗BOR（断电
重置）有5个可选阈值
–超低功耗POR/PDR
–可编程电压检测器（PVD）
–带RTC和20x32字节的VBAT模式
备份寄存器
•时钟源
–32 MHz晶体振荡器
–TCXO支持：可编程电源
电压
–带校准的RTC 32 kHz振荡器
–高速内部16 MHz工厂
修整钢筋混凝土（±1%）
–内部低功耗32 kHz RC
–内部多速低功率100 kHz至
48兆赫RC
–CPU、ADC和音频时钟的PLL
•**
–高达256 KB的闪存
–高达64 KB的RAM
–20x32位备份寄存器
–支持USART和SPI的引导加载程序
接口
–支持OTA（空中传送）固件更新
–扇区读/写保护
操作
•丰富的模拟外设（低至1.62 V）
–12位ADC 2.5 Msps，最高16位
硬件过采样，转换范围
高达3.6 V
–12位DAC，低功耗采样和保持
–2个超低功耗比较器
•系统外围设备
–处理器固件的信号量
进程同步
•控制器
–2个DMA控制器（每个7个通道）
支持ADC、DAC、SPI、I2C、LPUART，
USART、AES和计时器
–2个USART（ISO 7816，IrDA，SPI）
–1个LPUART（低功耗）
–2个SPI 16 Mbit/s（1到2个支持I2S）
–3x I2C（SMBus/PMBus）™)
–2个16位1通道计时器
–1个16位4通道计时器（支持
电机控制）
–1个32位4通道计时器
–3x 16位超低功耗定时器
–1x RTC，带32位次秒唤醒
柜台
–1个独立系统
–1个独立看门狗
–1个车窗看门狗
•最多43个I/O，最多5个V
•开发支持
–串行线调试（SWD），JTAG用于
应用处理器
•所有软件包均符合ECOPACK2标准
表1。设备摘要
参考零件号
STM32WLE5J8/JB/JC STM32WLE5J8I6、STM32WLE5JBI6、STM32WLE5UJCI6

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DM00648230_ENV4.pdf (2.62 MB)

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1简介
本文档提供有关STM32WLE5J8/JB/JC微控制器的信息。
有关Arm®（a）Cortex®-M4内核的信息，请参阅Cortex®-M4技术
参考手册可从www.arm.com网站网站。
有关LoRa®的信息，请访问Semtech网站
(https://www.semtech.com/technology/lora).
2说明
STM32WLE5J8/JB/JC远程无线和超低功耗设备嵌入
强大的超低功率无线兼容LPWAN无线解决方案：LoRa®，（G）FSK，
（G） MSK和BPSK。
这些设备设计为极低功耗，基于
高性能Arm®Cortex®-M4 32位RISC内核，工作频率高达
48兆赫。这个核心实现了一套完整的DSP指令和一个独立的存储器
增强应用程序安全性的保护单元（MPU）。
该设备嵌入高速存储器（闪存高达256kbytes，SRAM高达
64 KB），以及广泛的增强型I/O和外围设备。
这些设备还为嵌入式闪存和
SRAM：读出保护，写入保护和专有代码读出保护。
这些器件提供一个12位ADC，一个12位DAC低功耗采样和保持，两个超低功耗比较器与一个高精度参考电压发生器。
这些设备嵌入了一个低功耗的RTC，一个16位的32位次秒唤醒计数器
单通道定时器，两个16位四通道定时器（支持电机控制），一个32位
四通道定时器和三个16位超低功耗定时器。
这些设备还嵌入两个DMA控制器（每个7个通道），允许任何传输
存储器（闪存、SRAM1和SRAM2）与外围设备的组合，使用
DMAMUX1用于灵活的DMA信道映射。

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这些设备还具有以下列出的标准和高级通信接口：
•两个USART（支持LIN、智能卡、IrDA、调制解调器控制和ISO7816）
•一个低功耗UART（LPUART）
•三个I2C（SMBus/PMBus）
•两个SPI（最高16 MHz，一个支持I2S）
•处理器固件进程同步的信号量
工作温度/电压范围为-40°C至+85°C，电源为1.8 V至3.6 V
供应。一套全面的节能模式允许设计低功耗
应用。
该器件集成了一个高效率的开关电源降压变换器和独立电源
ADC、DAC和比较器模拟输入电源。
VBAT专用电源允许LSE 32.768 kHz振荡器、RTC和备用电源
要备份的寄存器。即使主VDD
不存在，通过类似CR2032的电池、超级电容或小型可充电电池。

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3功能概述
3.1建筑
这些设备嵌入了一个亚GHz射频子系统，与通用微控制器接口
使用Arm Cortex-M4（称为CPU）的子系统。
需要一个RF低层堆栈，并与主机应用程序代码一起在CPU上运行。
射频子系统通信通过内部SPI接口完成。
3.2手臂Cortex-M4核心
Arm Cortex-M4是一款用于嵌入式系统的处理器。它的开发目的是提供
一个低成本的平台，满足MCU实现的需要，减少了引脚数量
低功耗，同时提供出色的计算性能和
对中断的高级响应。
Arm Cortex-M4 32位RISC处理器具有卓越的代码效率，可以
Arm内核在内存大小上所期望的高性能
有8位和16位设备。
此处理器支持一组DSP指令，允许有效的信号处理和
复杂算法执行。
STM32WLE5J8/JB/JC设备具有嵌入式Arm内核，可与所有
Arm和软件。
图1显示了STM32WLE5J8/JB/JC设备的总体框图。
3.3自适应实时内存加速器（ART加速器）
ART加速器是针对STM32工业标准Arm Cortex-M4处理器优化的内存加速器。艺术加速器平衡了固有的
Arm Cortex-M4相对于闪存技术的性能优势
通常要求处理器以较高的频率等待闪存。
为了释放处理器在48MHz时接近60dmips的性能，ART加速器
实现指令预取队列和分支缓存，以增加程序
64位闪存的执行速度。根据CoreMark基准测试
由于ART加速器的性能相当于0等待状态程序
以高达48MHz的CPU频率从闪存执行。
3.4内存保护单元（MPU）
内存保护单元（MPU）用于管理CPU对内存的访问，以
或其他任务意外地被一个活动内存损坏
任务。这个**区域被组织成八个保护区域
分为八个分区。保护区域大小介于32字节和
整个4GB的可寻址内存

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MPU对于某些关键或认证代码必须
防止其他任务的不当行为。它通常由实时操作系统（RTOS）管理。如果程序访问的内存位置被
微处理器，实时操作系统可以检测到它并采取行动。在RTOS环境中，内核可以
根据要执行的进程动态更新MPU区域设置。
MPU是可选的，对于不需要它的应用程序可以绕过它。
3.5**
3.5.1嵌入式闪存
闪存接口管理CPU AHB ICode和DCode访问
闪存。它实现了访问、擦除和编程闪存操作，
以及读写保护。
闪存的主要功能如下：
•**组织：1个银行
–主内存：高达256 KB
–页面大小：2 KB
•72位宽的数据读取（64位加上8个ECC位）
•72位宽数据写入（64位加8个ECC位）
•页面擦除和批量擦除
由于选项字节，可以配置灵活的保护：
•读出保护（RDP）保护整个存储器。提供三个级别：
–0级：无读数保护
–1级：存储器读出保护。无法从或读取闪存
如果已连接调试功能部件，则写入，在SRAM或引导加载程序中引导
挑选出来的。
–2级：芯片读出保护。调试功能（JTAG和串行线），引导
SRAM和引导加载程序选择被禁用（JTAG保险丝）。这个选择是
不可逆转的

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•写保护（WRP）：保护区域免受擦除和
编程。可以选择两个区域，粒度为4kbyte。
•专有代码读出保护（PCROP）：闪存的两个部分可以
防止第三方读写。保护区仅在以下情况下执行：
它只能由STM32 CPU作为指令代码访问，而所有其他
严禁访问（DMA、调试和CPU数据读、写和擦除）。
可以选择两个区域，粒度为2 KB。附加选项位
（PCROP_RDP）用于选择RDP时PCROP区域是否被擦除
保护从级别1更改为级别0。
整个非易失性存储器嵌入纠错码（ECC）功能，支持：
•单一错误检测和纠正
•双重错误检测
•ECC故障的地址可在闪存ECCR寄存器中读取
3.5.2嵌入式SRAM
该设备具有高达64 KB的嵌入式SRAM，分为两个块：
•SRAM1：最多32 KB映射到地址0x2000 0000
•SRAM2：最多32 KB，位于地址0x2000 8000（与SRAM1相邻）
镜像为0x1000 0000，带有硬件奇偶校验（此SRAM可以保留在
待机模式）
对于所有CPU时钟速度，SRAM可以在0等待状态下以读/写方式访问。

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3.6安全内存管理
这些设备包含许多针对次GHz MAC层和主机的安全块
如应用程序：
•真随机数发生器（RNG）
•高级加密标准硬件加速器（128位和256位AES，支持
ECB、CBC、CTR、GCM、GMAC和CCM链接模式）
•私钥加速（PKA）：
–模运算，包括最大模大小为
3136位
–素数域上的椭圆曲线标量乘法，ECDSA签名，ECDSA
最大模大小为521位的验证
•循环冗余校验计算单元（CRC）
3.7引导模式
启动时，BOOT0引脚和BOOT1选项位用于选择以下引导之一
选项：
•从用户闪存启动
•从引导系统内存引导（嵌入式引导加载程序所在的位置）
•从嵌入式SRAM启动
设备总是在CPU核心上启动。嵌入式引导程序代码使
从USART或SPI外设启动。
3.8亚GHz无线电
3.8.1简介
亚GHz无线电是一种超低功率的亚GHz无线电，工作在150-960兆赫ISM中
乐队。发射和接收中的LoRa，（G）FSK/（G）MSK调制，以及（D）发射中的BPSK调制
只允许在范围、数据速率和功耗之间进行最佳权衡。该subGHz无线电符合LoRaWAN规范v1.0和无线电法规，包括
ETSI EN 300 220、EN 300 113、EN 301 166、FCC CFR 47第15、24、90、101部分和ARIB
STD-T30、T-67、T-108。
亚GHz无线电包括：
•模拟前端收发器，能够输出高达+15 dBm的最大功率
在其RFO U LP引脚上，RFO U HP引脚上的最大功率高达+22 dBm
•提供以下调制方案的数字调制解调器组：
–LoRa Rx/Tx，带宽（BW）为7.8-500 kHz，扩展因子（SF）
5-12，比特率（BR）从0.013到17.4 Kbit/s（实际比特率）
–FSK和GFSK接收/发送，BR从0.6到300 Kbit/s
–（G）MSK Tx，BR从0到10 Kbit/s
–BPSK和DBPSK TX，比特率为100和600比特/秒
•数字控制，包括所有数据处理和亚GHz无线电配置控制
•高速时钟生成

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3.8.2概述
亚GHz无线电提供一个内部处理单元来处理与
系统CPU。通信由通过SPI接口发送的命令来处理，并且
中断集用于发出事件信号。繁忙信息表示操作活动和is
用于指示何时无法接收到亚GHz无线电命令。
亚GHz无线系统框图如下图所示。
图2。亚GHz无线电系统框图

3.8.3变送器
传输链包括调制解调器的调制输出，直接
调制RF-PLL。可以启用位流的可选预过滤以减少
相邻信道中的功率也取决于所选的调制方案。这个
来自射频锁相环的调制信号直接驱动高功率放大器（HP PA）或低功率放大器
输出功率PA（LP PA）。
发射机高输出功率
传输高达+22 dBm的高输出功率，通过RFO_HP RF引脚支持。这个
高压PA可由PA调节器（REG PA）提供，最高可达3.1 V

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3.8.4接收器
接收链包括差分低噪声放大器（LNA）、下变频器
通过正交配置中的混频器操作实现低中频。I和Q信号为低通
滤波后，再由∆ADC将其转换为数字域。在数字调制解调器中
信号被抽取，进一步下变频和信道滤波。解调是
根据所选的调制方案完成。
通过将接收信号与本地RF-PLL混合来实现低中频的下混频
位于负频率，其中-flo=-frf+-fif。（其中flo是本地RF-PLL
频率，frf为接收信号，fif为中频）。通缉信号
位于frf=flo+fif。
接收机具有自动I和Q校准功能，可提高图像抑制能力。这个
在使用接收器之前，校准在启动时自动完成，并且可以请求校准
通过命令。
接收机支持LoRa，（G）MSK和（G）FSK调制。
3.8.5射频锁相环
本振频率合成器采用射频锁相环作为频率合成器
发射和接收链的频率（flo）。RF-PLL使用自动校准和
使用32 MHz HSE32参考。亚GHz无线电覆盖
范围在150到960兆赫之间。

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3.8.6中频
除特定的高带宽设置外，亚GHz无线电接收器大多在低中频配置下工作。
表5。FSK模式中频

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3.9电源管理
这些器件嵌入了两个不同的调节器：一个LDO和一个DC/DC（SMPS）。SMPS公司
可选择通过软件打开，以提高电源效率。作为LDO和
开关电源并联运行，开关电源对用户是透明的，只有电源是透明的
影响效率。
3.9.1供电方案
这些设备需要VDD工作电压介于1.8 V和3.6 V之间
可提供独立电源（VDDSMP、VFBSMPS、VDDA、VDDRF）
外围设备：
•VDD=1.8伏至3.6伏
VDD是I/O、系统模拟块（如复位）的外部电源，
电源管理，内部时钟和低功耗调节器。它是外部提供的
通过VDD引脚。
•VDDSMPS=1.8伏至3.6伏
VDDSMPS是SMPS降压转换器的外部电源。它是提供的
外部通过VDDSMPS电源引脚，并且必须连接到与
卖方尽职调查。
•VFBSMPS=1.45伏至1.62伏（典型值为1.55伏）
VFBSMPS是主系统调节器的外部电源。它是提供的
外部通过VFBSMPS引脚，通过SMPS降压供电
转换器。
•VDDA=0 V至3.6 V（DAC/COMPs最小电压为1.71 V，ADC最小电压为
1.8 V，VREFBUF最小电压为2.4 V）。
VDDA是A/D转换器、D/A转换器、电压的外部模拟电源
参考缓冲器和比较器。VDDA电压电平独立于VDD
电压（见下面的通电和断电限制），必须最好是
在不使用这些外围设备时连接到VDD。
•VDDRF=1.8伏至3.6伏
VDDRF是收音机的外部电源。外部通过
VDDRF引脚，且必须与VDD连接到同一电源。
•VDDRF1V5=1.45伏至1.62伏
VDDRF1V5是收音机的外部电源。外部通过
VDDRF1V5引脚，必须从外部连接到VFBSMPS。
•VBAT=1.55伏至3.6伏
VBAT是RTC、TAMP、外部时钟32 kHz振荡器和备用电源
VDD不存在时的寄存器（通过电源开关）。

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•VREF-，VREF+
VREF+是ADC的输入参考电压。它也是内部电压的输出
启用时的引用缓冲区。
–当VDDA<2 V时，VREF+必须等于VDDA。
–当VDDA≥2 V时，VREF+必须介于2 V和VDDA之间。
当ADC未激活时，VREF+可以接地。内部参考电压缓冲器
支持以下输出电压，在VREFBUF U CSR中配置VRS位
注册：
–VREF+约2.048 V：这要求VDDA≥2.4 V。
–VREF+约2.5 V：这要求VDDA≥2.8 V。
上电和断电时，需要以下电源顺序：
1当VDD<1 V时，其他电源（VDDA）必须保持在VDD+300 mV以下。
在断电期间，VDD可能暂时低于其他电源，前提是
提供给装置的能量保持在1兆焦耳以下。这允许外部解耦
在这个瞬态阶段，电容器将以不同的时间常数放电。
2当VDD>1V时，所有其他电源（VDDA）都将独立。
采用嵌入式线性稳压器为内部数字电源VCORE供电。
VCORE是数字外围设备SRAM1和SRAM2的电源。闪存
由VCORE和VDD提供。VCORE分为两部分：VDDO部分和可中断部分
部件VDDI。
图5。电源概述

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LDO或SMPS降压转换器工作模式可由
以下内容：
•MCU使用PWR控制寄存器5（PWR U CR5）中的SMPSEN设置
取决于MCU系统的工作模式（运行、停止、待机或关机）。
•通过使用SetRegulatorMode（）命令的sub-GHz无线电和sub-GHz无线电
工作模式（休眠、校准、待机、HSE32待机或激活）。
在任何POR和NRST复位后，选择LDO模式。SMPS选择具有优先权
通过LDO选择。
当亚GHz无线电与HSE32处于待机状态或处于活动模式时，电源模式为
在亚GHz收音机进入待机或休眠模式前不更改。亚GHz收音机
活动可能会增加进入MCU软件请求供电模式的延迟。
LDO或SMPS电源模式可在SMPSRDY标志处于电源状态时进行检查
寄存器2（PWR SR2）。
注意：当收音机处于活动状态时，供电模式在收音机活动后才会改变
完成了。
在停止1、停止2和待机模式下，当亚GHz无线电未激活时，LDO
或关闭SMPS降压转换器。退出低功率模式时（除了
关闭），SMPS降压转换器由硬件设置为
电源控制寄存器5（PWR U CR5）中的SMPSEN位。SMPSEN保持在Stop和
待机模式。
独立于单片机软件选择供电工作模式，采用亚GHz收音机
允许在sub GHz无线电处于活动状态时选择电源模式（感谢sub GHz
无线电SetRegulatorMode（）命令）。
开关电源输出的最大负载电流可由亚GHz无线电选择
SUBGHZ_SMPSC2R寄存器。
LDO和SMPS降压转换器的浪涌电流可以通过
sub-GHz无线电SUBGHZ_-PCR寄存器。除了亚GHz以外，所有这些信息都被保留
收音机深度睡眠模式。

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SMPS需要一个时钟才能正常工作。如果由于任何原因此时钟停止，设备可能
被摧毁。为了避免这种情况，时钟检测用于在时钟故障的情况下，
关闭开关电源并启用LDO。SMPS时钟检测由subGHz无线电subGHz_SMPSC0R.CLKDE启用。默认情况下，禁用SMPS时钟检测
必须在启用SMPS之前启用。
危险：在启用SMPS之前，SMPS时钟检测必须
在sub GHz无线电SUBGHZ\u SMPSC0R.CLKDE中启用。
3.9.2供电主管
该设备集成了上电复位/断电复位，并与断电复位相结合
（BOR）电路。
无法禁用BOR0级别。其他BOR级别可以通过用户选项启用。什么时候？
启用时，除停机外，所有电源模式下的BOR均激活
可以通过选项字节选择五个BOR阈值。
在通电期间，BOR保持设备处于复位状态，直到电源电压VDD达到
指定的VBORx阈值：
•当VDD降至所选阈值以下时，将生成设备重置。
•当VDD高于VBORx上限时，设备复位解除，系统
可以启动。
该设备具有一个嵌入式PVD（可编程电压检测器），可监测
VDD电源，并将其与VPVD阈值进行比较。可以生成中断
当VDD低于VPVD阈值和/或VDD高于VPVD时
门槛。中断服务程序随后可以生成警告消息和/或put
MCU进入安全状态。
PVD由软件启用，可配置为监控VDD供电水平
无线电所需的子操作。为此，PVD必须选择其最低阈值，
PVD和唤醒必须由PWR U CR3寄存器中的EWPVD位启用。
只有低于PVD电平的电压降才会产生唤醒事件。
此外，这些设备还嵌入了一个PVM（外围电压监视器）来比较
具有固定阈值的独立电源电压VDDA，以确保外围设备
功能供应范围。
最后，当VDD也是时，无线电寿命终止监视器提供有关VDD电源的信息
低到可以操作亚GHz的收音机。当达到下线水平时，软件必须停止所有
以安全的方式进行无线电活动。
3.9.3线性调压器
两个嵌入式线性电压调节器提供所有数字电路，除了
备用电路和备用域。主调节器（MR）输出电压（VCORE）
可通过软件编程到两个不同的功率范围（范围1和范围2），以
根据系统最大工作频率优化消耗