意法半导体物联网解决及方案

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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**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

*大传输功率:+ 8 dBm

**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**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*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**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

**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

*大的集成

度复位电路、低电压检测、调压器、**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**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,*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。

*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。

*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**控制定时器:*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。

*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**技术方面的先进专业知识,以及能够获取和控制*先进的半导体技术。我们期待看到更多基于ST解决方案的**产品,实现ST“科技**智能生活”的愿景。

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