GD32VW553

随着全球IoT市场终端节点连接数持续暴增,诸多创新产品和方案不断涌现,比如今年掀起的AI热,便为IoT设备的智能化浪潮再度点燃了一把火。不过万物互联的核心始终是物联网络,端侧AI尤其是GenAI的落地还有很长的一段路要走,反而是借助云端算力实现的智能化更能先一步满足用户的需求,通过IoT网络接入云端网络因此成为首选方案。更快、更便捷的入网组网方式,依然是IoT产品长久的追求,尤其是摆脱线材束缚的无线IoT网络。

Wi-Fi、蓝牙仍是物联网连接数主力增长点

作为无线通信网络核心组件的通信芯片,无线MCU起到了推动物联网连接数增长的关键作用,诸如5G、Wi-Fi、蓝牙和UWB芯片等,也都在各自适用的领域不断推陈出新。以Wi-Fi为例,Wi-Fi 6已经逐渐替代Wi-Fi 4成为主流。根据Wi-Fi联盟2022年公开的数据,其市场份额在面世三年后就超过了50%,其主要应用分布在智能家居/家电、工业控制等有线电源供电的设备上;蓝牙BLE协议升级至5.2、5.3版本,常用于电池供电的设备上,诸如可穿戴设备等。相比仅支持单一无线技术的无线MCU,基于通用标准的多协议栈无线MCU更受市场青睐。

根据Mordor Intelligence 预计,全球智能家居市场预计将从 2021年的791.3亿美元增长至 2027 年的 3139.5 亿美元,维持25.3%的年复合增长率。全球可穿戴市场规模更是将从2023年的1864.8亿美元增长至2028年的4194.4亿美元,维持17.6%的年复合增长率。推动这两大市场实现可观增长的因素包括互联网用户的数量增加、智能设备的普及以及全新无线通信技术的兴起等。

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从IDC预测的数据来看,2022年中国物联网连接数规模已达56亿个,预计2026年将增加至102.5亿个,年复合增长率高达18%。从已统计的连接方式的占比来看,排名最靠前的是固网和Wi-Fi、蜂窝网络以及低功耗连接。其中Wi-Fi在智能家居、工厂等稳定环境持续发挥主要连接能力,蓝牙之类的低功耗连接则依靠可穿戴设备上继续大量出货,IDC预计智能家居加可穿戴设备的物联网连接数将于2026年达到59.8亿个。正因为IoT设备上量迅速,借助单一无线前端模块的方式需要更多的开发成本,无线MCU就成了IoT设备快速部署无线连接的首选。

RISC-V核心成为无线MCU新宠

根据Precedence Research统计,32位MCU贡献了2022年主要的MCU市场份额,占比高达41%,预计未来十年以11.7%的年复合增长率继续扩张。至于在内核的选择上,除了传统的Arm核心和自研核心,基于RISC-V架构打造的产品也以迅雷不及掩耳之势席卷了无线MCU市场。

以兆易创新为例,作为国内32位MCU产品的领军厂商,兆易创新旗下产品以基于ARM Cortex-M系列内核的MCU为主。但早在2019年,兆易创新就实现了全球首家推出并量产基于RISC-V内核32位通用MCU产品GD32VF103系列。GD32V作为兆易创新旗下的RISC-V MCU产品线,首发产品GD32VF103凭借先进的处理器微架构,在提供高性能的同时兼具低功耗,并且能够跟已有的GD32 Arm内核MCU兼容,令跨内核的移植体验更加自如,引起了业界的广泛兴趣,典型应用于工业控制、传感器网络、智能硬件等市场。

面对客户日益增长的无线连接需求,兆易创新持续布局GD32W系列无线MCU产品线。2021年以首发产品GD32W515系列正式进军无线IoT市场。2023年10月,兆易创新融合了RISC-V和射频领域积累的设计经验,推出了GD32VW553这一支持Wi-Fi 6和蓝牙5.2的无线双模MCU。

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GD32VW553可以发挥开源架构的灵活设计和成本优势,其RISC-V内核性能对标Arm Cortex-M4,主频高达160MHz。还集成了高级DSP硬件加速器、双精度浮点单元FPU与指令扩展接口等资源。搭配高达4MB Flash和320KB SRAM,GD32VW553能为复杂的AIoT应用提供计算性能和开发自由度。

在射频设计上,GD32VW553集成了2.4GHz的Wi-Fi 6射频模块,采用IEEE 802.11ax标准并向下兼容IEEE 802.11b/g/n标准,支持OFDMA和MU-MIMO等Wi-Fi特性。GD32VW553的Wi-Fi 6传输数据率相比Wi-Fi 4提高了60%,即便是在高密度的设备接入下也能实现高效率低延迟的通信。蓝牙方面,GD32VW553片上还集成了BLE 5.2射频模块辅助配网,不仅支持2Mbps的高速数据模式,也兼容125K/500Kbps多种速率,辅助轻松建立起局域网络连接。

GD32VW553在维持优异射频性能和高处理性能的同时,依旧保证了芯片的低功耗。这都得益于出色的微架构设计,实现了极佳的能效比。不仅如此,GD32VW553还能够灵活地调度设备休眠和唤醒时间,针对电池续航且需要长续航的IoT设备和智能硬件而言,有效提高了节能效率。

1、开启智慧家电下一轮升级

对于已经开始换代升级进程的智慧家电来说,除了需要优异的射频性能外,也需要具备一定的边缘处理性能,比如冰箱、洗衣机和空调等大型白电。过去的白电只需要实现简单的无线收发,所以简单的8位MCU即可满足设计需求。

面对日益复杂的通信协议、实时交互性和大数据量的落地场景,比如Wi-Fi与蓝牙双模无线通信,往往就会用到性能较高的32位无线MCU。基于持续优化的处理器微架构,GD32VW553提供了动态分支预测、指令预取缓冲区和I-Cache等特性。

通过4MB Flash、320KB SRAM以及32KB可配置I-Cache,GD32VW553的CPU处理效率得到了大幅提升。更重要的是,不少白电选择了无线与有线结合的设计,在支持远程遥控的同时,也支持有线控制,比如空调控制面板和物理按键等。GD32VW553配置了丰富的通用有线借口,包含3个U(S)ART、2个I2C、1个SPI和1个四线制QSPI,以及多达29个可编程GPIO管脚,足以满足白电产品的有线接入设计需求。

在保证智慧家电产品功能丰富兼备优异连接性的同时,如何降低产品的待机功耗以及工作功耗也是设计中必须关注的问题。低功耗正是GD32VW553设计之初最注重的问题之一,其电源管理单元提供了六种省电模式,包括睡眠模式、深度睡眠模式、待机模式、SRAM睡眠模式、Wi-Fi睡眠模式和BLE睡眠模式,应用开发者可以灵活配置省电模式,从而显著降低电源能耗。

2、智能家居所需的双模射频性能

对于任何局域无线通信技术而言,智能家居都是极具挑战的复杂场景之一。如今单个家庭拥有的智能设备数量急剧增加,且这些设备往往都具备一定的无线通信能力。与此同时,支持Wi-Fi+蓝牙的双模芯片正在逐渐普及,其不仅赋予了终端产品实现无线连接的灵活性,也优化了终端产品的配网体验。尤其是在智能家居领域。用户通过智能手机与设备蓝牙互联,就能实现Wi-Fi配网,为智能终端省去了交互面板,有助于实现设备的小型化和无感化连接。

Wi-Fi+蓝牙双模的设计也为智能家居设备提供无线连接的稳定性,尤其是在智能家居上云成为趋势的当下。即便智能家居云端服务器出现问题、家庭网络断开或Wi-Fi断联的情况下,用户依然可以通过蓝牙连接控制设备。

由于Wi-Fi与蓝牙多数情况都工作在2.4GHz频段,在设备数量众多的情况下很容易产生信号干扰,也对无线MCU的射频性能和抗干扰能力提出了更大的挑战。因此,兆易创新为GD32VW553加入了支持数据传输仲裁(PTA)机制来实现Wi-Fi与蓝牙的无线共存,这样就大幅降低了Wi-Fi与蓝牙产生的同频干扰,同时确保两种无线信号的接受稳定性。

从根据蓝牙SIG的数据库来看,GD32VW553已经完成了BLE 5.3的认证。除了对Wi-Fi和蓝牙的支持外,GD32VW553也加入了对Matter的支持,进一步提升智能家居系统的兼容性和互操作性。

随着各大智能家居设备、平台厂商以及智能手机厂商的跟进,今年可以说是Matter设备开始腾飞的一年。根据ABI Research的预测,到2030年,Matter设备的出货量将达到55亿台。在行业趋势下,智能家居设备OEM纷纷开启了新一轮的产品迭代,无线MCU对Matter的支持可以有效缩短Matter产品的开发周期。

为此,GD32VW553也符合国际组织连接标准联盟(CSA)开发的Matter over Wi-Fi应用标准,基于GD32VW553打造的Matter设备可以做到无缝互联。不仅如此,随着Matter规范更新至1.2版本,支持的设备也已经扩展到了空调、冰箱、洗碗机、洗衣机等白电,未来随着协议的继续更新,必将覆盖所有智能家居设备。

3、追求安全可靠性的工业IoT

随着工业4.0的发展,工业AIoT、工业数字孪生等新型应用场景也都逐渐浮现出来,这些应用往往都需要更快更稳定的网络传输。与此同时,为了补全传统设备与工业基础设施与机器学习、边缘计算等新技术的差异,连接技术的革新首当其冲。无线设备在工业场景中的数量也在逐年倍增,智能全无线已经成了不少新落成工厂的目标。根据HMS统计,2023年工业网络市场增长最快的就是无线网络,年增长率高达到22%,占比最高的正是WLAN和蓝牙。

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而工业场景新增的IoT连接终端,也不再全是电源供电的固定设备。在诸如工业相机、AGV、手持终端等移动设备上,工业无线网络的稳定性、安全性才是重中之重。

在GD32VW553支持的多种附加功能中,就具备高动态范围自动增益控制(AGC),根据信号大小来自动调整增益,从而为工业场景中不同的无线信号传输负载增强信号质量。如此一来无论是AGV的控制信号,还是手持终端的识别信号,都能保证以最大动态范围传输。

由于无线传输的广播特性,窃听攻击和干扰相较其他通信方式而言更容易实现。在工业OT与IT网络的当下,一旦终端出现漏洞,整个云管理平台下的所有设备都会暴露在攻击面下。为此,工业无线通信芯片必须从物理和协议层面都杜绝攻击的发生。

得益于对Wi-Fi 6的支持,GD32VW553可以充分利用针对个人和企业网络的WPA3加密技术,对工业Wi-Fi网络的访问做到完备的保护。其次,GD32VW553也支持DES、三重DES、AES和哈希算法的硬件加解密,也可通过集成的公钥加密处理器(PKCAU)完成公钥加解密。针对运行环境更加复杂且需要安全可靠性的工业场景,比如高温环境下的工业照明和插座面板等,兆易创新也提供了GD32VW553的宽温型号(-40℃~105℃)供客户选择。

4、无线模组厂商的跟进

对于无线芯片厂商来说,无线模组生态的构建同样非常重要。无线模组将无线芯片、天线、处理器、存储器和接口等部件集成在同一个小型设备内,可以方便地直接嵌入到各种系统或设备中,从而实现产品的无线连接。

自兆易创新推出Wi-Fi MCU不久后,国内模组厂商已经迅速跟进,诸如欧智通、威尔健、微喇智能等厂商均发布了基于兆易创新无线MCU的无线模组产品。此次发布的GD32VW553也不例外,微喇智能使用该MCU设计的Wi-Fi 6+BLE 5.2双模无线模组WKV553-A已经迅速上架。

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该模组以GD32VW553HMQ7作为主控,在尽可能节省产品PCB空间的同时,兼具了GD32VW553各种优势特性,将芯片所有可用IO拉出,充分保证了MCU发挥全部处理性能,也保证了射频信号的最优。

无线模组可用于各种物联网设备和嵌入式系统中,比如智能家居产品、智慧城市解决方案、智能工业设备和汽车电子等。在高速率和低延时的射频性能下,该Wi-Fi+BLE无线模组可用于传输传感器数据,实现实时监测和数据采集。凭借小型化、低功耗和高集成度的优势,有效降低了物联网设备的开发难度,推动了智能网联技术的发展。

GD32VW553作为兆易创新在RISC-V和无线IoT两大领域深厚技术积累的结晶,凭借出色的边缘处理和连接特性,在12月量产供货后,势必会给IoT市场带来一个新的低开发预算选择。在IoT产品迅速迭代落地的当下,借助双模无线芯片缩短开发周期,实现最快的TTM速度,也会给设备厂商带来额外的竞争优势。

来源:GD32MCU

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WKV553-A模组是由广东微喇智能科技有限公司开发的一款集成Wi-Fi6+BLE 5.2双模无线模组,采用兆易创新最新推出的GD32VW553HMQ7芯片作为主控,以高性价比火热来袭!

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支持Wi-Fi 6 & Bluetooth LE 5.2无线协议

WKV553-A支持2.4GHz Wi-Fi 6,采用IEEE 802.11ax标准,向下兼容IEEE 802.11b/g/n标准。Wi-Fi 6具备传播数据速率更快、延时更低、设备连接数量更多、连接稳定和抗干扰能力更强等特点。

Wi-Fi 6在数据传输速率上相较于Wi-Fi 4提升了60%。Wi-Fi 6还支持多设备并发,相对于Wi-Fi 4来说提高了数据上传下载速度,大大有效改善网络拥挤程度,能协同更多的设备同时工作互不干扰,更加稳定,同时允许更多的设备接入无线局域网。

WKV553-A还支持Bluetooth LE 5.2,Bluetooth LE 5.2拥有更远的传输距离、更低的时延、更高的安全性等特性;支持2Mbps高速数据模式或者125K/500Kbps多种速率模式。在保持与设备连接的情况下,保持低功耗的同时并提高设备连接的稳定性和可靠性。

支持丰富的物联网生态

WKV553-A在出色的无线性能支持下,可助力智能设备更快速的接入支持Wi-Fi、蓝牙等无线通讯的各大厂商的物联网平台,同时也支持接入各厂商一些私有云平台。该模组还支持Matter协议,该协议的最大特点就是通用性,打破了生态壁垒,实现了用户不同APP、不同品类设备、不同协议的设备之间的互联互通。对于用户来说,这无疑是方便的操作,不再局限于多个APP控制家里智能设备,只需用一个App即可控制所有支持Matter协议的设备。

具备更高安全性

WKV553-A模块支持WPA3安全协议,Wi-Fi 6设备必须采用WPA3才能通过WiFi联盟认证,更有效提高自身的安全性,防止恶意攻击,暴力破解等。

得益于GD32VW553系列MCU的多重安全机制,该模块支持硬件加解密DES、三重DES、AES以及哈希(Hash)算法,还支持公钥加解密(PKCAU),从而保障无线通信过程中的保密性和数据完整性。真随机数生成器(TRNG)可为多种安全协议生成密钥提供不可预测性数据,从而进一步提升系统安全强度。

“小身板”,大作用

为方便用户节省产品PCB空间,WKV553-A模块将体积做到紧凑,更集成化,方便用户在有限的PCB上能更高效的集成;模块在体积做到紧凑上的同时,将芯片的所有能用的IO均已拉出,保证MCU性能能充分发挥的同时,也保证射频信号的最优;已经通过SRRC,FCC,CE和IC等无线标准认证。

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WKV553-A模组基于兆易创新GD32VW553系列MCU,以160MHz主频、4MB Flash/320KB SRAM、32KB I-Cache提供了极佳的处理性能。丰富的集成资源,则包含了3个UART、2个I2C、1个SPI、1个QSPI、9个定时器和1个12位ADC,全部都可以开放给用户自由配置。

凭借主控芯片的高性价比,WKV553-A无线模组可以极大地满足工控互联、照明设备以及插座面板等多元化场景应用所需,在智能家电、智慧家居、工业互联、消费类和手持设备、电动自行车、物联网设备、通信网关等多个市场一展身手。

来源:GD32MCU

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业界领先的半导体器件供应商兆易创新GigaDevice (股票代码 603986) 今日宣布,正式推出基于RISC-V内核的GD32VW553系列双模无线微控制器。

GD32VW553系列MCU支持Wi-Fi 6及Bluetooth LE 5.2无线连接,以先进的射频集成、强化的安全机制、大容量存储资源以及丰富的通用接口,结合成熟的工艺平台及优化的成本控制,为需要高效无线传输的市场应用持续提供解决方案。全新产品组合提供了8个型号、QFN40/QFN32两种小型封装选项,现已开放样片和开发板卡申请,并将于12月份正式量产供货。

凭借出色的边缘处理和连接特性,GD32VW553可适用于智能家电、智慧家居、工业互联、通信网关等多种无线应用场景。着眼于低开发预算的需求,该系列MCU亦可成为办公设备、支付终端及各类物联网产品的理想选择。

兆易创新产品市场总监金光一表示:“GD32VW553系列新品凭借精简优化的RISC-V开源指令集架构,以MCU为主控并支持领先的双模无线连接标准,满足蓬勃发展的家电家居和新兴AIoT市场的广泛联网需求,实现处理性能、方案设计与物料成本的平衡。用持续拓展的射频开发平台,应对高密度复杂环境中的无线设计挑战,为开发者提供安全可靠、节能高效的连接体验。”

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▲ GD32VW553系列RISC-V内核双模无线MCU

✦ 领先的射频运算性能 ✦ 

面向实时处理和高效通信需求,GD32VW553系列MCU采用了全新的开源指令集架构RISC-V处理器内核,主频可达160MHz,还配备了高级DSP硬件加速器、双精度浮点单元(FPU)以及指令扩展接口等资源,以出色的微架构设计实现了极佳的能效比,并提供了灵活的可扩展性。

GD32VW553系列MCU集成的2.4GHz Wi-Fi 6射频模块采用IEEE 802.11ax标准,并向下兼容IEEE 802.11b/g/n标准,可以适用于不同的网络环境。支持正交频分多址(OFDMA),实现多部设备共享信道资源,数据传输速率相比Wi-Fi 4提高了60%;还支持多用户多输入多输出(MU-MIMO),能协同多部设备同时工作且互不干扰。从而在多设备高密度接入场景下实现高效率低延迟通信。

片上集成的Bluetooth LE 5.2射频模块,能够以最新的蓝牙规范延长通信距离、提高吞吐量、增强安全性和节省电能。提供了2Mbps高速数据模式和125K/500Kbps多种速率,有效缩短传输时间并提高灵敏度。还可以在众多设备及复杂环境下协助组建及配置起稳定快速的无线网络。

全新的双模无线MCU提供了先进的基带和射频性能,并包含了多种附加功能。支持基于数据传输仲裁(PTA)机制的无线共存协议,大幅降低了Wi-Fi和Bluetooth产生的同频干扰并提升信号接收的稳定性。还具备高动态范围自动增益控制(AGC),有效增强信号质量。得益于Wi-Fi 6的定时唤醒机制(TWT),GD32VW553能够灵活地调度设备的休眠与唤醒时间,有效提升了节能效率,适用于低功耗、长续航的无线设备接入需求。

✦ 高集成度和安全保障 ✦

GD32VW553系列新品集成了高达4MB Flash及320KB SRAM,另有32KB可配置指令高速缓存(I-Cache),大幅提升了CPU处理效率。不仅具备出色的无线性能,芯片还配置了丰富的通用有线接口,包含3个U(S)ART、2个I2C、1个SPI以及1个四线制QSPI等, 以及多达29个可编程 GPIO 管脚。内置2个32位通用定时器、2个16位通用定时器、4个16位基本定时器、1个PWM高级定时器和1个12位ADC。供电电压1.8V~3.6V,并提供了85℃~105℃宽温选择,以满足工控互联、照明设备以及插座面板等高温场景应用所需。

GD32VW553还具备多重安全特性以简化高性能无线设备的安全连接和管理。支持 Wi-Fi保护访问 (WPA) 安全功能,包括用于个人和企业网络的新 WPA3 加密技术。硬件加解密支持DES、三重DES、AES以及哈希(Hash)算法,还支持公钥加解密(PKCAU),从而保障无线通信过程中的保密性和数据完整性。真随机数生成器(TRNG)可为多种安全协议生成密钥提供不可预测性数据,从而进一步提升系统安全强度。

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▲ GD32VW553系列MCU产品组合

✦ 以生态赋能无线创新 ✦

GD32覆盖全流程的RISC-V开发生态已日趋完善,并与现有MCU的开发环境和使用习惯高度兼容,助力用户快速构建具有市场竞争力的解决方案。兆易创新为全新GD32VW553系列微控制器提供了免费开发环境GD32 IDE、调试下载工具GD-LINK与多合一编程工具GD32 All-In-One Programmer。还同步推出了包含底层驱动、无线协议栈、应用例程等功能的SDK和配套开发板卡EVB,并适配多种支持本地、云连接、安全和无线升级(OTA)功能的实时操作系统(RTOS),方便联网终端的快速部署。符合由国际组织连接标准联盟(CSA)开发的Matter over Wi-Fi应用标准,支持采用GD32VW553的各种Matter设备无缝互连,提高智能家居系统的兼容性和互操作性。

业界领先的嵌入式开发系统供应商德国SEGGER已经与兆易创新达成战略合作,为开发者提供全免费可商用的SEGGER Embedded Studio集成开发环境(IDE)和整套开发工具。瑞典IAR亦将为GD32VW553全新MCU提供包括开发编译和跟踪调试工具在内的全面支持。

GD32VW553系列MCU已经正式通过Wi-Fi联盟(WFA)的Wi-Fi 6认证、蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)的Bluetooth认证以及RF FCC/CE合规认证。兆易创新正在与多家模组厂商和开发者平台合作,推出无线模组、服务认证等“交钥匙方案”,助力嵌入式设备快速连接和应用创新,快速构建支持Wi-Fi、蓝牙等多种无线通信的物联网平台与产品方案。

* 所有商标、Logo和品牌名称均为其各自所有者的财产,排列不分先后

关于GD32 MCU

兆易创新GD32 MCU是中国高性能通用微控制器领域的领跑者,中国最大的Arm® MCU家族,中国第一个推出的Arm® Cortex®-M3、Cortex®-M4、Cortex®-M23、Cortex®-M33及Cortex®-M7内核通用MCU产品系列,并在全球首家推出RISC-V内核通用32位MCU产品系列,已经发展成为32位通用MCU市场的核心之选。以累计超过15亿颗的出货数量,超过2万家客户数量,44个系列550余款产品选择所提供的广阔应用覆盖率稳居中国本土首位。

兆易创新GD32 MCU也是Arm®大学计划(University Program, AUP)中国首批合作伙伴、Arm® mbed™ IoT平台生态合作伙伴、RISC-V基金会战略会员、“兆易创新杯”中国研究生电子设计竞赛的冠名厂商。GD32以打造“MCU百货商店”规划发展蓝图,为用户提供最全面的系统级产品和解决方案支撑,构建智能化开发平台和完善的产品应用生态。更多信息欢迎访问GD32MCU.com。

关于兆易创新

兆易创新科技集团股份有限公司(股票代码603986)是全球领先的Fabless芯片供应商,公司成立于2005年4月,总部设于中国北京,在全球多个国家和地区设有分支机构,营销网络遍布全球,提供优质便捷的本地化支持服务。兆易创新致力于构建以存储器、微控制器和传感器和模拟产品为核心驱动力的完整生态,为工业、汽车、计算、消费电子、物联网、移动应用以及通信领域的客户提供完善的产品技术和服务,并已通过ISO9001及ISO14001等管理体系的认证,与多家世界知名晶圆厂、封装测试厂建立战略合作伙伴关系,共同推进半导体领域的技术创新。欲了解更多信息,请访问:www.GigaDevice.com

来源:GD32MCU

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