STM32WB低功耗藍(lán)牙應(yīng)用的最小BOM

STM32WB系列無線MCU具有優(yōu)異的RF性能，可用于健身和醫(yī)療或者可穿戴設(shè)備、家庭安保以及音頻或者智能家居相關(guān)的應(yīng)用、藍(lán)牙信標(biāo)（Beaconing）、工業(yè)設(shè)備、照明等。該MCU旨在最大限度地減少所需的外部組件數(shù)量，以確保最佳RF性能。 本文介紹了STM32WB低功耗藍(lán)牙應(yīng)用的最小物料清單（BOM），用戶可以此作參考擴(kuò)展功能和應(yīng)用范圍。

1. STM32WB簡(jiǎn)介單片集成一個(gè)2.4GHz射頻收發(fā)器和Arm Cortex-M4 Cortex-M0+雙核微控制器，消除了諸多射頻電路設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，僅僅需要少量的外部組件。 STM32WB MCU配備許多外設(shè)，包括12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)字接口和無晶振USB 2.0全速接口，具體根據(jù)所選型號(hào)而定。芯片支持的協(xié)議包括Bluetooth LE 5.2、Zigbee、OpenThread和專有協(xié)議，包括這些協(xié)議組合的并發(fā)模式。

STM32WB MCU包括嵌入式SMPS，可在電源電壓較高的應(yīng)用中進(jìn)一步改善功耗，并降低總體功耗。得益于其內(nèi)置內(nèi)部穩(wěn)壓器和電壓量程，無論外部供電電壓是多少，器件在活動(dòng)模式下都能保持盡可能小的消耗。這使得這些器件非常適合電池供電的便攜式產(chǎn)品，所需供電電壓可低至1.71V。此外，其多個(gè)電壓域允許以低電壓為產(chǎn)品供電（因而可以降低功耗），同時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以更高的電源和參考電壓工作，可高達(dá)3.6V。

在STM32CubeWB MCU軟件包里面有很多代碼示例，并提供一整套外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序（HAL和LL）和所有的必要的射頻協(xié)議棧，包括用于藍(lán)牙5.2、Zigbee 3.0、OpenThread v1.1和專有協(xié)議的802.15.4 MAC，以及多個(gè)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議棧并發(fā)模式（靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)）的例程。用戶可以輕松地選擇和配置Profiles和Clusters，以支持主流的標(biāo)準(zhǔn)，并受益于現(xiàn)成的代碼示例。 2. 設(shè)計(jì)考慮STM32WB系列器件的電源管理嵌入了強(qiáng)大的開關(guān)模式電源（SMPS），可在電源電壓高于2V時(shí)提高電源效率，否則將使用LDO配置。為正常操作，SMPS需要兩個(gè)電感和兩個(gè)電容，而LDO配置則無需外部元件。

STM32WB使用HSE振蕩器來產(chǎn)生RF時(shí)鐘，必須對(duì)該組件進(jìn)行微調(diào)。RF性能在很大程度上取決于PCB布局，由于使用了內(nèi)部電容，無需外部部件。RF有還一個(gè)獨(dú)特的RX/TX引腳，該接口為單端接口，因此也無需外部巴倫。 此外，帶內(nèi)預(yù)濾波有助于減少外部元件。阻抗匹配和諧波抑制分別需要一個(gè)由分立元件組成的外部PI濾波器以及一個(gè)陶瓷濾波器。天線需要另一個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)。為優(yōu)化BOM和性能穩(wěn)定性，可使用內(nèi)部無源器件（IPD）來替換這些濾波器。 3. BOM及說明STM32WB系列采用了與符合RF指南的PCB布局有關(guān)的一組最少的外部組件。采用分立元件的優(yōu)化解決方案需要22各外圍元器件，采用IPD的優(yōu)化方案需要19各外圍元件，不帶SMPS的話只需15各外圍元件。

三個(gè)方案中，高頻晶振NX2016標(biāo)稱頻率為32MHZ，用以產(chǎn)生高速外部時(shí)鐘信號(hào)；低速的NX2012晶體諧振器產(chǎn)生32.768KHZ的低速外部時(shí)鐘信號(hào)，兩個(gè)匹配電容均為4.3pF。

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