BLE

随着楼宇、家居、工厂配置越来越需要智能化、联网化、本地边缘处理及时化,所以与之配套的电气控制设备之一断路器与其管理监控的网关也会同样需要重新设计。

我们看到普通的断路器除了常规功能之外,例如短路保护、过载保护和漏电保护, 断路器也会有一些新的智能特性,比如通过联网实时反馈和记录电路和设备的信息状态。这些联网接口和方式包括RS485、RJ45(以太网)、WiFi、蓝牙、4G/5G等多种协议进行远程控制,同时智能断路器和网关内部也需要用高速CAN总线来互联通讯。

在短距离监控方面,用户也会使用手机APP或电脑终端远程调节各种参数,如调节额定电流值、调节额定漏电保护跳闸值、过压或欠压百分比值、温度保护值或其他值,使用户可以根据自己的使用情况去调节。面对云端联网和远程遥控,在保护数据安全，防止被恶意篡改的潜在风险,用户又不得不需要芯片级别的安全隔离和防护。

在这样的需求下，智能断路器和网关会需要满足以上功能MPU、M4、BLE MCU来重新设计。

以下内容是新唐在相关的智能断路器和网关产品方案来协助客户提供这方面器件供应支持。

针对智能断路器需求新唐提供相关M4产品

  • 需要高算力

    • M46x系列高达200MHz,M483系列高达192MHz,二者都带DSP/FPU浮点运算单元

  • 大容量记忆体支持运行实时操作系统

    • M46x系列提供最多1024KB Flash与512KB RAM

    • M483系列提供最多512KB Flash与160KB RAM

  • 丰富与冗余的外设

    • M46x系列提供最多CAN FDx4chs与UARTx10chs+ISO7816/UARTx3chs

    • M483系列提供最多CAN x3chs与UARTx8chs+ISO7816/UARTx3chs

  • 多路ADC采集管道(>20chs)12-bit ADC

    • M46x系列提供5 MSPS, 12bit ADC, 可支持至28路 (最高可支持至3组ADC)

    • M483系列提供5 MSPS, 12bit ADC, 可支持至24路 (最高可支持至2组ADC)

  • 丰富的管脚

    • M46x系列提供 LQFP64对应GPIO(44),LQFP128对应GPIO(100),LQFP144对应GPIO(114),LQFP176对应GPIO(146)

    • M483系列提供LQFP64对应GPIO(52)，LQFP128对应GPIO(100)

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M463/M467系列选型

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M483系列选型

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新唐M4系列在智能断路器上应用框图

低阶和高阶断路器网关应用

对面不同应用的场合,例如智慧建筑需要低阶网关,功能需要能通过CAN总线控制断路器,云端上传,处理传感器采集信号,实时运行RTOS的功能,此外高阶的网关需要极高的算力面对轻量化的边缘计算,更高速的CANFD 总线与断路器及时控制,有软硬安全机制保证数据的传输安全更多功能。新唐提供NUC980系列和MA35D1来协助客户来应对不同的需求。

针对低阶智能断路器网关，新唐提供NUC980系列为其提供理想的选型
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NUC980系列选型

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新唐NUC980系列在低阶智能断路器网关上应用框图

针对高阶智能断路器网关，新唐提供MA35D1系列为其提供理想的选型

  • 需要极高的算能应对轻量级的边缘计算

    • 双核64位Arm® Cortex®-A35 （800Mhz）与Arm® Cortex®-M4(180Mhz)异构内核架构

  • 大容量内嵌SDRAM支持运行Linux与实时操作系统RT-thread

    • 最高内部堆迭DDR3L SDRAM容量高达512 MB

  • 丰富与冗余的外设接口

    • 4 组PDMA

    • 2 路千兆以太网

    • 1 路SDIO3.0, 1 路SDIO2.0

    • 1 组USB2.0 高速主机，1 组双角色USB2.0 高速主机与设备

    • 4路CAN FD

    • 2路QSPI

    • 2路I2S

    • 4路SPI/I2S

    • 17路UART

    • 6路I2C

  • 完善的安全机制应对联网的风险

    • TrustZone技术

    • 安全启动(Secure Boot)

    • 可信安全岛(TSI)是一个隔离的安全硬件单元,执行所有安全性相关操作

    • 硬件加解密引擎：AES256, SHA512, ECC, RSA4096, SM2/3/4

    • 真随机数生成器(TRNG)

    • 8Kbit一次性存储内存(OTP memory) 内含密钥存储(Key Store)功能

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MA35D1系列选型

新唐MA35D1系列在高阶智能断路器网关上应用框图

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针对断路器无线连接，新唐提供的M031BT/M032BT BLE MCU

  • 运行速度可达72 MHz Arm® Cortex®-M0 内核

  • 多达512 KB 闪存,96 KB SRAM

  • 封装：QFN48 (5 x 5 mm) for M031BT / QFN68 (8 x 8 mm) for M032BT

  • 支持双模蓝牙低功耗BLE 5.0与无线2.4GHz传输技术

  • 空中传输速率Data Rate：1 Mbps and 2 Mbps

  • 高发射功率TX Power：+8 dBm @1 Mbps

  • 接收灵敏度Rx Sensitivity：−94 dBm @1 Mbps

  • PHY, Link Layer, Host 认证

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M031BT/M032BT BLE MCU系列选型

来源：新唐MCU

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本文档描述如何让STM32WB在没有LSE时运行BLE应用程序所需的流程和步骤。LSE 可作为 STM32WB RF Wakeup 和 RTC 的时钟源。STM32WB RF Wakeup 和 RTC 的时钟源可配置为 LSE，LSE 时钟相对比较稳定且准确，不需要校准，而且 LSE 可在所有的低功耗模式下保持工作。

目录预览

1 为什么 STM32WB BLE 应用需要 LSE ?

2 在需要 BLE 使能时，什么情况下可考虑不使用 LSE？
3 如何配置 HSE 作为 RF Wakeup 和 RTC 的时钟源？

为什么 STM32WB BLE 应用需要 LSE ?

首先LSE 可作为 STM32WB RF Wakeup 和 RTC 的时钟源。

STM32WB RF Wakeup 和 RTC 的时钟源可配置为 LSE，LSE 时钟相对比较稳定且准 确，不需要校准，而且 LSE 可在所有的低功耗模式下保持工作。

STM32WB RF Wakeup 和 RTC 的时钟源也可配置为 HSE，由于 HSE 只能在 RUN/LP RUN/SLEEP/LP SLEEP 模式保持，进入 STOP/STANDBY/STUTDOWN 模式 后，HSE 会被关掉，这样系统就无法进入 STOP/STANDBY/STUTDOWN 模式，导致系 统功耗会更高。另外 HSE 可能没那么稳定，可能需要校准，从而可能导致 STM32WB RF Wakeup 时钟不稳，也影响 BLE stack 运行，导致 BLE 工作不稳。

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在需要 BLE 使能时，什么情况下可考虑不使用 LSE？

在以下情况下，还需要使能 BLE 并进行开发，调试时可配置 STM32WB 使用 HSE 做 RF Wakeup 和 RTC 的时钟源。

1.设计时，遗漏 LSE，但是样机已做好 

2.生产了样机，忘记贴 LSE 了 

3. 生产了样机，LSE 不匹配，暂时可去掉 

4. 环境或应用使用某些 GPIO(PC13) 影响 LSE，导致 LSE 时钟异常或不稳 

5. 不关心功耗，系统不需要进入低功耗

3. 如何配置 HSE 作为 RF Wakeup 和 RTC 的时钟源？

本 LAT 基于 CubeMX v6.6.1 和 CubeWB v1.14.1 介绍。

3.1 打开 BLE_p2pServer.ioc

用CubeMXv6.6.1打开 STM32Cube_FW_WB_V1.14.1\Projects\ P-NUCLEOWB55.Nucleo\Applications\BLE\BLE_p2pServer\BL E_p2pServer.ioc，以此为例。

3.2 失能 LSE

在Pinout& Configuration => System Core => RCC=>Low Speed Clock (LSE)=>Disable，失能 LSE。

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3.3 失能 LPM & 配置 RTC 预分频

在 Pinout& Configuration => Middleware => STM32_WPAN =>Configuration=> 

Generic parameters=>CFG_LPM_SUPPORT=>Disabled，失能低功耗 LPM，系统会 保持在 RUN 模式

Applicationparameters=>CFG_RTC_ASYNCH_PRESCALER=>127

Applicationparameters=>CFG_RTC_SYNCH_PRESCALER =>7812

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其实，生成代码后在 Core\Inc\app_conf.h 中，如果使能了 CFG_DEBUG_BLE_TRACE 或 CFG_DEBUG_APP_TRACE，会自动的失能 CFG_LPM_SUPPORTED。

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3.4 配置 RTC 和 LSE 的时钟源为 HSE

在 Clock Configuration 中，修改 RTC/LCD Source Mux 的时钟源为 HSE_RTC；修改 RFWKP Source Mux 的时钟源为 HSE。

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3.5 重生代码

点击【GENERATE CODE】重新生成代码，用相应的 IDE 打开工程。


3.6 使能 BLE_LSE 校准

打开 Core\Inc\app_conf.h，修改 CFG_BLE_LSE_SOURCE，使能 SHCI_C2_BLE_INIT_CFG_BLE_LSE_CALIB，如下

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3.7 修改 CFG_TS_TICK_VAL 和 CFG_TS_TICK_VAL_PS

打开 Core\Inc\app_conf.h，修改 CFG_TS_TICK_VAL 和 CFG_TS_TICK_VAL_PS， 如下

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3.8 检查 RF 唤醒时钟源为 HSE

在 Core\Src\main.c 的 PeriphCommonClock_Config 函数中检查确认RFWakeUpClockSelection配置为 RCC_RFWKPCLKSOURCE_HSE_DIV1024 。

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3.9 检查 RTC 时钟源为 HSE

在 Core\Src\ stm32wbxx_hal_msp.c 的 HAL_RTC_MspInit 函数中检查确认 RTCClockSelection 配置为 RCC_RTCCLKSOURCE_HSE_DIV32。

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3.10 验证

重新编译工程，并下载到 STM32WB 中，此时 STM32WB 不再使用 LSE 了。使用 ST BLE Sensor 手机 app，搜索 STM32WB，并连接进行测试。

来源：STM32单片机

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