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意法半导体:让LoRA更快落地

本文作者:徐俊毅       点击: 2021-01-20 00:13
前言:
 对很多人来说,2020年是改变了生活方式的一年。无论是生活、工作、出行还有学习,人们对网络前所未有的依赖。也正是因为这种转变,物联网技术和应用得以蓬勃发展,更多的物联网感知数据从更远的地方被传递过来,长距离无线传输数据市场变得更加热络起来。
 
 
意法半导体亚太区STM32WL无线微控制器策略总监陈德勇 (Donald CHAN)
意法半导体亚太区STM32WL无线微控制器策略总监陈德勇 (Donald CHAN)
 
为更远的物联网终端提供产品支持
 
据统计,物联网市场预计将从2020年的2480亿美元增长到2025年的1.6万亿美元。针对物联网无线连接市场,2年前意法半导体推出了STM32WB无线产品之后,在2020年陆续推出了W35、W30等后续产品,今年年初,ST推出了STM32WL加入了LoRa调制解调器,年底STM32WL SoC问世,为LoRA方案快速落地提供的保障。
 
LoRa Alliance的数据显示,到今年已经有将近162个国家、148个运营商在全球范围内去推行超低功耗广域网产品。从IHS的产品或路线图有关数据的发展性来说,可以看到LoRA在过去几年的发展迅速,特别是在过去三年增长速度非常快。
 
 
LoRaWan覆盖162个国家

LoRaWan覆盖162个国家

 
智能电表、工业物联网、智慧农业、智慧城市楼宇、物流、智能家居是过去几年分析到成长力最发达或最活跃的领域。
 
“从今年数据来看,还是LoRaWAN和Sigfox这两个区域里面的增长力度比较高,当然在未来五年里,这几种技术都会互补的兼容在市面上,中国又是这些技术里非常蓬勃发展的地区,所以我们认为在中国开始发行WL是重中之重”意法半导体亚太区STM32WL无线微控制器策略总监陈德勇 (Donald CHAN)说。
 
STM32WL目前是全球唯一支持LoRa系统级的单芯片SoC
 
在前述的六个应用领域里,STM32WL在长距离通信方面有独特的功能和性能,如全球兼容性150~960MHz线性范围内,可以同时支持中国(470MHz)、海外(900多MHz)形态,就是单一颗芯片给到国内制表客户,同时可以使产品支持中国和海外的市场。
 
 

STM32WL同时支持4种调制方式

STM32WL同时支持4种调制方式

 
LoRa或NB-IoT 这不是问题
 
在长距离传输方案上,LoRa和NB-IoT哪家强是过去一两年行业中中非常热的话题。在工业应用中,用户更加注重数据安全和实时性,多会选LoRa,而将大量数据汇聚到云端进行处理的运营商则更加青睐NB-IoT方案。
 
“LPWAN技术有很多会互相覆盖或互相补充,里面有几个政治因素去影响到底开发商会选择哪种类型的无线技术。过去几年,中国在5G推动力方面很积极,NB是5G的一部分,所以在过去一两年,NB在国内的推动是非常激烈的,包含一些补贴的形式,造成模组方面的成本降得非常快,甚至是2G的模组价格。这对于一些应用开发者来说去使用类似NB的技术,在它的生态里,如果能接的是一些政府项目或一些特殊的跟电信运营商有关系的项目,他们就会倾向这个。“
 
LoRa频段的合法性问题,在工信部出具规范之后已经解决。
 
“今年本来有很多LoRa项目,一些私有的场景下或者局部网的应用,开始可以布局。但由于疫情关系,其实这些项目都属于停顿状态或只有小规模发展起来。“
 
”ST在无线通信技术里,也有NB无线通信模组存在,也会有其他无线技术累积在我们STM32上,ST希望不管任何无线技术的处理能力、大脑能围绕在STM32 MCU框架中,有能力地去处理这些数据,这是我们的宗旨。“陈德勇说。
 
意法半导体中国区微控制器市场及应用总监曹锦东 (Johnson CAO)表示:LoRa和NB-IoT的讨论很久了,是否容易进行部署、数据掌握在谁手上以及后续的维护问题是关键因素。ST
看到中国很多地方NB-IoT和LoRa都是共存,比如在计量应用中二者同时存在。ST未来也会提供基于NB-IoT的产品线。
 
安全是一切的前提
 
STM32产品线都有相当数量的安全设施,如电源控制、闪存保护、时钟安全、入侵监视、软件IP等等,这些都是现有STM32会支持的功能。在此基础上,ST推出的STM32WL双核版本,再提供更高安全的功能,有M4和M0+安全的硬件隔离,安全启动代码保护等等。
 
“在四五年前,我们觉得黑客手段已经不止是在高安全性的,像银行卡、身份证方面进行攻击,已经逐渐部署在大众层面上,比如四五年前有关摄像头被攻破的问题,智能家居里智能音响也好、智能视频也好,都有陆陆续续被攻破的事件发生。归根到底,是安全隐患已经在很多客户里逐步发现他们的威胁性,因为可以使整个网络瘫痪,甚至有一些厂商被黑客挟持要求索赔,在过去一年陆陆续续发生。”
    
因为在MCU市场中有庞大的客户群体,所以ST认为应该带头去增加芯片及嵌入式应用的安全性能。STM32WL SoC透过数据加密、安全下载、固件保护、身份验证这4个特性,解决时下安全问题的痛点。
 
 
STM32WL5x双核安全特性
STM32WL5x双核安全特性
 
1.数据加密:安全密钥管理服务KMS系统。
 
芯片内部划分了一个特殊的安全域,里面可以存储密钥,这个密钥可以管理在系统上不同应用的使用,以及可以处理的特权,传统的通用单片机没有这个功能;
 
2.固件IP保护:基于信任疼Root of Trust的固件保护;
 
”我们的客户群里有很多用户是开发硬件方面的固件来执行在芯片上面的应用,有很多客户非常担心他们的产品和固件里的IP被盗取、攻破,被黑客摘取。所以在这里我们有一个安全启动(可信根),让他们比较放心地去使用、保护固件,里面有一些特定领域,只有这些应用在这些固件内存里通过身份验证过后,才可以执行。“
 
3.安全固件安装或更新:
对整个生态维护是另一个痛点,越来越多的物联网设备各式各样的升级需求一定会持续发生,用户在这个过程中要做代码的更新、固件的更新,在目前环境下完成这一动作十分困难,而且也比较耗时耗力耗资源,几乎有很多设备一铺到市面上,就很难做固件的升级。
 
ST提供两项功能:嵌入式安全固件安装(SFI)和SBSFU(即在SFI基础上给了一个可定义的现场更新和执行安全的平台升级)。
 
4.加密/密码 :ST提供了安全密码和加密的模块,并提供硬件加密协处理器,能增加数字签名,保证现有单片机在资源有限基础下也能达到加密的功能和能力。
 
“我们第一代或传统MCU里已经有一定的安全能力,可惜的是有很多嵌入式开发者不太注重安全,或者没有这个知识或能力去提升安全,所以在过去五年中,我们逐步去培育市场,提供安全培训给开发者,通过不同的线上跟线下,大学社区,不断去教育他们,我们也一直在持续去做。“
 
单芯片SoC可节约成本简化开发流程
 
更多的物联网更加智能化、更加集成化到小型或更多爆品开始出现时,市场上现有的独立MCU连接射频收发器的方案就显得力不从心,能够将MCU与射频部分实现整合,可以大大降低成本,简化开发流程。
 
 
单芯片SoC STM32WL
单芯片SoC STM32WL
 
“由于STM32WL是一个SoC的形态,深度整合了大量元器件,大大减少了外部元器件数量,整体BOM 成本下降了很多;将无线收发器集成到SoC内部,可以省去一个无线收发器及其周边。”
由于很多物联网设备,有关时钟控制、有关晶振的选择,也是其中很重要的一块,越灵敏越性能高的晶振,价格成本肯定约更高。
 
“STM32WL,可以让开发者用一个比较标准或便宜的晶振实现他们要的功能和性能,这对中国的很多客户来说非常有吸引力 !” 陈德勇特别强调。