意法半导体物联网解决及方案

　　引言：　全世界都在积极建设智慧城市专案，目标是透过提高能效降低环境负荷，提升大楼管理及公共基础设施的运营与维护效率，从而减少各种类型的公共服务。

　　各类型产品特征及整体解决方案

　　据ST中国区模拟产品市场经理孙亚辉介绍，无论是此次慕尼黑电子展的展出重点，还是在ST无线方案的部署上，都可以看出ST非常重视蓝牙解决方案。蓝牙是一个开放的标准，已经有完整的生态系统，非常容易被客户采纳。蓝牙设备每年的出货量高达30亿，其中不少设备都采用了ST的蓝牙方案。同时，作为蓝牙技术联盟的重要成员，ST既参与了蓝牙标准的制定，也更了解这一标准的未来趋势，提供的方案也更具前瞻性。

　　孙亚辉展示了可扩展至Nucleo的低功耗蓝牙子板X-Nucleo IDB04A1及基于移动端APP的温湿度实时测量演示。

　　图：X-Nucleo IDB04A1

　　X-NUCLEO-IDB04A1简介

　　X-NUCLEO-IDB04A1是一款基于BlueNRG设计的蓝牙低功耗扩展板，板载BALF-NRG-01D3（超小型巴伦），兼容Arduino UNO R3接口。

　　BlueNRG是一款BLE4.0单模处理器，可做主机或从机，整个BLE协议栈运行在内嵌的Cortex M0内核上，非常适用于对功耗有严格要求的应用。

　　ST公司同时也提供了STM32Cube的软件扩展包 X-CUBE-BLE1，降低了开发门槛，方便用户在不同MCU系列中进行程序移植。

　　特点

　　BlueNRG低功率、低能量蓝牙网络协处理器

　　BALF-NRG-01D3变压器和谐波滤波器

　　自由全面发展为BlueNRG固件库和示例，兼容STM32Cube固件

　　蓝牙低能量4.0兼容

　　兼容STM32

　　配备Arduino UNO R3连接器

　　非常低功耗：7.3 mA RX和8.2 mA TX + 0 dBm

　　最大传输功率：+ 8 dBm

　　优秀的接收机灵敏度（-88 dBm）

　　X-NUCLEO-IDB04A1是FCC认证（FCC ID:S9NIDB04A1）

　　X-NUCLEO-IDB04A1正式认证为BTLE 5 mw模块对日本电台法律“类型”认证由日本政府通过无铅认证

　　X-Nucleo IDB04A1原理图

　　应用框图

　　STBL C01

　　STBLC01蓝牙低能耗控制器整个了1个主、从低功耗物理层，1个链路层和1个主控接口（HCI）。它还整个了可下载蓝牙协议堆栈。STBLC01是一个低功耗的蓝牙（BLE）控制器并且符合蓝牙4.0规范。它集成了低功率无力层，具有嵌入式安全性引擎链路层，主机控制器接口（HCI），和一个电源管理.STBLC01从超低功耗的睡眠模式过度到工作模式时间非常段，只虚需小号一个非常低的平均电流，这导致电池寿命更长。STBLC01并提供将UAR或SPI作为传输层的人机交互通信的几个外部微控制器接口的可能性

　　关键特性

　　蓝牙协议栈STM32L和概要文件单独提供

　　操作电源电压从1.9到3.6 V

　　13马最大峰值电流允许标准硬币电池使用

　　低功率物理层

　　链路层与嵌入式安全引擎

　　UART和SPI作为人机交互传输层

　　SPI接口允许专有的低功耗模式，进一步降低功耗

　　ISM频率为2.4 GHz

　　1Mbps无线广播的数据率

　　广泛和低成本26 MHz晶体

　　200Ω微分天线端口的阻抗

　　很少量的外部离散的组件

　　可编程输出功率从-18 + 3 dBm dBm

　　数字RSSI

　　电源管理集成线性稳压器

　　电池级探测器函数来控制电池的检测水平

　　符合以下射频规定：ETSI EN 300 328，300 440，FCC CFR47 15一部分，还有STD-T66QFN 24 5×5毫米RoHS包

　　工作温度范围从-40°C到85°C

　　智慧城市STM32系列微控制器

　　STM32F5

　　ARM公司的高性能”Cortex-M3”内核

　　1.25DMips/MHz，而ARM7TDMI只有0.95DMips/MHz

　　一流的外设1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度

　　低功耗在

　　72MHz时消耗36mA（所有外设处于工作状态），待机时下降到2μA

　　最大的集成

　　度复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等

　　简单的结构和易用的工具

　　参数

　　12V-36V供电

　　兼容5V的I/O管脚

　　优异的安全时钟模式

　　带唤醒功能的低功耗模

　　式内部RC振荡器

　　内嵌复位电路

　　工作温度范围：-40°C至+85°C或105°C

　　特点

　　内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除法。

　　存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。

　　时钟、复位和电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。上电复位（POR）、掉电复位（PDR）和可编程的电压探测器（PVD）。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHz RC振荡电路。内部40 kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振。

　　低功耗：3种低功耗模式：休眠，停止，待机模式。为RTC和备份寄存器供电的VBAT。

　　调试模式：串行调试（SWD）和JTAG接口。

　　DMA：12通道DMA控制器。支持的外设：定时器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。

　　3个12位的us级的A/D转换器（16通道）：A/D测量范围：0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。

　　2通道12位D/A转换器：STM32F103xC，STM32F103xD，STM32F103xE独有。

　　最多高达112个的快速I/O端口：根据型号的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入，所有的都可以接受5V以内的输入。

　　最多多达11个定时器：4个16位定时器，每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）。Systick定时器：24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。

　　最多多达13个通信接口：2个IIC接口（SMBus/PMBus）。5个USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，调试控制）。3个SPI接口（18 Mbit/s），两个和IIS复用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。

　　ECOPACK封装：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封装形式。

　　穿戴式装置

　　LDO稳压器

　　工作原理

　　如下图所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。

　　取样电压加在放大器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。

　　应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET。

　　300 mA的LDO稳压器降压稳压器电路

　　不同电压输出级别的应用领域

　　LDO特性及应用方向

　　总结

　　我们可以了解到ST提供的物联网解决方案已经能够涵盖传感器、MCU和无线技术等所有环节。与此同时，ST还满足了成为成功的物联网技术供应商的其他标准，包括将硬件和软件IP 组合整合到定制或标准产品中，拥有数字安全技术方面的先进专业知识，以及能够获取和控制最先进的半导体技术。我们期待看到更多基于ST解决方案的创新产品，实现ST“科技引领智能生活”的愿景。