STM32WL开发之LORA产品选型

前言：本系列文章主要记录在项目实施过程中，从产品选型，到学习、开发、测试的全过程。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种, 以其远距离、低功耗、多节点、低成本、抗扰特性等诸多特点在物联网应用中已渐露锋芒。同时，在一些 B 端行业，如能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业，LoRa都得到了广泛应用。

LORA芯片介绍

Semetch公司作为LoRa核心技术的主要拥有者，已开发或授权开发出多款芯片，当前市场上主要的形式有两种：

一、纯射频芯片

这种传统的LoRa射频芯片使用方式主要采用USART或SPI接口外接MCU的方式，这种方式由于要外接一颗MCU芯片，所以设计较复杂，功耗较高难控制，成本比较大。目前市面上的相当一部分的SX126x/SX127x芯片模组均采用这种方式，比如SX1268+STM32的方式。

二、LoRa SOC 芯片

一种新的设计方式是把MCU和LoRa芯片放到一个片上系统上，形成一种SoC的设计方式。这里首推ST公司的LoRa SOC 芯片STM32WL 系列。

ST作为Semtech公司第一个LoRa IP授权的公司，其结合自身在STM32芯片上的优势，开发出全球首款LoRa SOC 芯片STM32WL。STM32WL 微控制器以 Arm® Cortex®‐M4 内核架构为基础，联合SX126x构建，在同一芯片上集成了通用微控制器和 sub-GHz 无线控制单元，支持多种调制模式（LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK）。

STM32WL系列芯片具有如下优势：

1、深度集成设计，可实现灵活的资源使用和高效的电源管理，这有助于在降低 BOM 成本的同时提供更出色的用户体验。

2、功耗控制优秀，STM32WL 系列采用与超低功耗 STM32L4 微控制器中实现的同种技术进行开发，为需要通过sub-GHz 收发器延长电池使用寿命和扩展 RF 距离的应用提供相似的数字和模拟外设。

3、兼容性更强，STM32WL MCU 提供了双电源输出和宽泛线性频率范围，以满足任何无执照 RF 频谱的需求。

总体而言，STM32WL 产品是 STM32 系列在 sub-GHz 无线连接领域的领军产品，兼具易用性和可靠性，同时可完美满足各种工业和消费类应用的需求。

STM32WL有两种主要芯片，一种是STM32WLE5系列，另一种是STM32WL5x系列。两者的主要区别是 STM32WLE5采用 Arm® Cortex®‐M4 单核设计，STM32WL5x在前者基础上加了一个 Arm® Cortex®‐M0+内核，组成双核设计。

目前市面上常用的是STM32WLE5系列芯片，下面介绍一下其主要特点：

1、无线连接

STM32WLE5 微控制器符合 LoRa Alliance® 发布的 LoRaWAN® 规范的物理层要求。其支持的 LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK 调制也可用于传统或专有协议。

无线电功能适用于以符合无线电法规为目标的系统，这些法规包括但不限于 ETSI EN 300 220、FCC CFR 47 第 15 部分、“中国法规要求”和日本 ARIB T-108。从 150 MHz 到 960 MHz 的连续频率覆盖可以支持全球所有主要的 sub-GHz ISM 频段

2、系统外设

STM32WLE5 系列具有丰富的利于通信的外设及特性，包括多达 43 个 GPIO、用于优化功耗的集成 SMPS 以及多种可最大限度延长电池使用寿命的低功耗模式。双电源输出和宽线性频率范围确保全球兼容性。

3、安全和 ID

除了无线和超低功耗特性外，STM32WL 微控制器还包括嵌入式安全硬件功能，例如 128 位/256 位 AES 硬件加密、PCROP 读/写保护以及使用椭圆曲线加密引擎的公钥加密。

目前市场上STM32WLE5系列主要用的是STM32WLE5CB, STM32WLE5CC和STM32WLE5JC这三款。它们的主要区别在于内存大小和外设接口的多少。

LORA模组介绍

易智联(西安)科技有限公司作为国内最早介入并推广STM32WL的厂商，目前已推出基于STM32WLE5CB, STM32WLE5CC和STM32WLE5JC芯片的模组LM401, LM402CC和LM402JC，涵盖433MHZ~510MHZ和865MHZ~928MHZ两个频段。

下面重点介绍一下LM401模组。

LM401无线通信模组是基于ST最新推出的全球首款支持 LoRa协议的SoC深度开发，具备通信远、待机功耗低、抗干扰能力强、接口通用等特性。

LM401无线通信模组外形尺寸小、接口资源丰富、便于集成，支持用户二次开发。

LM401模组主要规格：

模组型号	LM401
MCU芯片	使用全球最小封装的 SOC 芯片： STM32WLE5CBU6, Arm Cortex-M4 @48 MHz with 128 Kbytes of Flash memory, 48 Kbytes of SRAM,内置 SX1262 功能
支持频率	CN433-510MHZ
调制方式	LoRa（默认）
带宽	250K/ 500K /125K,可调
发射功率	内置高效率 PA,功耗更低，最大支持 22dBm 输出
接收灵敏度	-141dBm， @470MHz， 125K 带宽， SF=12
通信距离	3Km， @空旷条件， 125K 带宽， SF=12
安全机制	支持 256 位 AES 硬件加密、 PCROP 读写保护
接口类型	UART、SPI、I²C、GPIO、ADC
工作温度	-40℃~+85℃
外形尺寸	LWH=19.618.52.4(mm)
其他	支持用户二次开发

LM401模组购买地址：

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.6.1e362c74KYtNAy&id=656817582972&ns=1&abbucket=7#detail

基于LM401模组的LM401-Pro-Kit评估板购买地址：

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-23675552484.19.21603fb8dxQUFJ&id=682615188993

LORA产品选型

综合供货周期、降成本以及降功耗等多方面考虑，同时由于易智联可以提供二次开发的开源资料和技术支持，最后决定选择STM32WL方案，先用易智联的LM401的评估板LM401-Pro-Kit进行验证开发，最后采购LM401模组外扩底板做最终的定型产品。

PS：这里重点说一下，易智联LM401的LM401-Pro-Kit评估板设计太巧妙了，它把STM32WLE5开发板与STLink集成到一个板子上，USB接口既可以做虚拟串口又可以做下载口，不需要外购STLink下载器了，即方便又经济实惠，简直不要太好用了！

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