STM32WB-硬件介绍

只看该作者 · 2021-8-10 10:17

1 系统和存储1.1 系统总览

STM32使用双核架构，一个cortex-m4核负责app程序开发，一个cortex-m0核负责射频协议栈，还有一个radio子系统负责RF部分。

1.2 STM32WB总线架构

如下图所示，基本的外设都被CPU1域，也就是cortex-m4内核访问，CPU1和CPU2通过SRAM2通讯。

1.3 总线矩阵

1.4 存储分布

1.5 STM32WB闪存特点

共享

闪存的一部分是为RF射频子系统CPU2保护的，为了安全区域，主机CPU1无法访问。

使用ART加速

同时执行代码CM4和CM0+对MIPS的影响约为0%，在单独的AHB总线上，它有自己的时钟分频器。

3级保护

级别0（无保护）至级别2（最大保护）

限制

在射频活跃期间，flash擦除或存储不应该被启动。因为射频活跃期间cpu1会频繁读写flash。

只看该作者 · 2021-8-10 10:18

2 RF射频简介
2.1 RF参数简介
模拟前端
最大输出功率
集成巴伦，6dbm发射功率，具有1dbm步进调节
专用引脚驱动外部PA，可以获得最大20dbm的输出功率
接收灵敏度
BLE：1Mbps @-96dbm， 2Mbps @-94dbm（250kbps和125kbps不支持）
802.15.4：250kbps @ -100dbm
功耗@3.3V
TX：@0dbm：5.2mA
RX:4.5mA
stop2 with radio in standy (accurate clock LS12):1.8uA
调制解调器
通过硬件格式化BLE包（对软件完全开放射频）支持1和2Mbps速率
IEEE 802.15.4 ：硬件模式支持250Kbps通信速率
2.2 STM32WB典型外围电路

2.3 STM32WB RF输入/输出匹配网络

一个Π型滤波网络加50Ω阻抗匹配。

只看该作者 · 2021-8-10 10:21

3 电源管理3.1 供电方案框图

如下图所示，各个电源阈单独供电，在供电选择上有很大的灵活性。

3.2 内部SMPS

SMPS用于降低VDD电源

SMPS为数字核心和射频LDO供电

当VDD电源高于BOR[1…4]阈值时，使用SMPS模式

低于此阈值使用旁路模式，支持及时切换

通过HW机制执行关闭，通过SW重新开启

SMPS降遵循社保操作模式

在Run和stop0模式下为On

在stop1 2 待机standby和关机shutdown模式下，SMPS自动处于开放模式，唤醒时自动恢复进入前使用模式

3.3 电源配置

高性能使用SMPS
- 通过添加外部电容和线圈，SMPS用于降低功耗
  
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低成本今适用于LDO
- 通过短接SMPS输入。LDO直接由VDD提供节省电容和电感成本，但是功耗会增加。
  
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3.4 SMPS原理图

只看该作者 · 2021-8-10 10:22

4 核间通信和安全管理4.1 HSEMSTM32WB集成硬件信号量模块，该模块用于同步进程和管理共享资源访问权限。具体如下。

管理和访问权限和同步
运行于同一个cpu上的不同进程
不同的cpu
32个硬件信号量
两种锁定机制
2-step write， read back lock
1-step read lock
信号量释放产生中断
应用优势
防止共享资源访问冲突
确保进程之间的同步
无阻塞信号量处理

4.1.1 HSEM框图
HSEM模块位于AHB总线上，由AHB接口和中断管理构成，每个CPU都有一个专用中断，并且都有自己的使能、状态、掩码和清除寄存器。每个信号量由两个寄存器组成，一个读写寄存器，用于在两步锁过程中对信号量进行写操作并读取信号量状态，它也可以释放信号量；另一个是读寄存器，它用于一步锁过程中的读取锁。

HSEM框图

2步写-回读锁机制

1步锁机制

只看该作者 · 2021-8-10 10:23

4.1.2 信号量使用 - 共享资源

两个CPU可以同时访问的所有外设都受硬件信号量保护，在访问此类外设之前，应首先获取相关的信号量并在使用完之后释放。

4.1.3 信号量 - 闪存写入和擦除

要在闪存种写入，应用程序应该

获取Sem2

写入闪存

释放sem2

擦除扇区，应用程序应该

获取Sem2

发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Actiity(erase_activity_ON)命令给CPU2

擦除一个或多个扇区

释放Sem2

发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Activity( erase_activity_OFF ) 命令给 CPU2

只看该作者 · 2021-8-10 10:23

4.2 IPCC

IPCC是核间通讯控制模块，它可以提供中断信令，允许微控制器以非阻塞的方式交换信息。

为通信信道管理提供非阻塞信令
- 消息可用性中断
- 流量开启中断通知
通讯方式
- 单工：每个方向的专用通道
- 半双工：单个共享双向通道
最多6个双向通道
- 通道数据存储在共享ram中
应用优势
- 非阻塞信息交换
- 通道流量控制
- 支持CPU sleep和stop模式
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