作为无线MCU的代表产品，Wi-Fi MCU集成了2.4GHz无线射频模块，提供优异的基带和射频性能，并兼具鲁棒性和高传输速率，同时也没有丢失MCU在集成方面的特色，在实际应用中具有高性能、高集成、安全灵活等诸多优点。目前，全球各地区Wi-Fi基础设施已经相当完备，在传统行业走向智能化、网联化的过程中，Wi-Fi MCU有着巨大的应用前景。
相较于传统的Wi-Fi射频芯片，Wi-Fi MCU提供了更完整的功能，适用于广泛的消费和工业场景。产品形态从过往Wi-Fi芯片外挂MCU的方式，进化到在MCU中集成Wi-Fi射频模块。
根据来自Global Market Insights的分析数据，2021年全球Wi-Fi芯片市场规模已超过200亿美元。从2021年到2028年，预计年平均复合成长率（CAGR）为2.5%。其中亚太和北美地区的CAGR预计均能超过3%。随着Wi-Fi MCU市场规模逐渐扩大，除了传统无线芯片厂商，各大MCU厂商也开始进入这个市场，基于生态更为成熟的Arm内核提供相关解决方案，极大地丰富了Wi-Fi MCU的产品阵容。
为了应对MCU客户的无线连接需求，业界领先的半导体器件供应商兆易创新GigaDevice将Wi-Fi射频模块集成到MCU，正式推出了GD32W515系列Wi-Fi微控制器。
1、领先、安全、丰富
GD32W515系列产品采用功能强大的Arm® Cortex®-M33内核，凭借出色的软硬件兼容性，受益并延续了GD32 MCU家族的传统优势，成为客户开发无线连接产品的优选。
领先的射频性能
GD32W515系列Wi-Fi MCU片上集成单流2.4 GHz IEEE 802.11 b/g/n，包括MAC、Baseband以及RF模块，为各种类型应用的无线系统提供高级别的集成度，并带来优异的射频和基带性能。
GD32W515系列Wi-Fi MCU拥有118.6dBm的总链路预算，其中发射链路的最大功率达到21dBm，接收链路的灵敏度为-97.6dBm，极大地提升了应用方案的无线覆盖能力。
该系列MCU优异的射频性能表现还包括高传输速率，在屏蔽室内测试时，传输速率可达80Mbps；在Iperf工具中测试时，最大网络吞吐量可达50Mbps。
和市场同类产品相比，GD32W515系列Wi-Fi MCU的无线通信具备更优异的抗干扰能力，可以大幅提升接收信号的稳定性。该系列MCU邻道抑制(ACR)值高达48dB，在业界处于领先水平，能够克服大量邻信道干扰 (ACI) 问题和强信号干扰问题。
同时GD32W515系列Wi-Fi MCU具有动态的速率调整（RA）机制，根据网络环境的嘈杂程度，可以动态调整发射链路的传输速率，在连接稳定性和数据传输速率之间取得更佳平衡。结合优异的抗干扰能力，能够在无线网络信道受到强干扰的情况下提供更稳定的连接并保持数据通信。
安全的执行环境
为了保障数据传输和存储的安全性，GD32W515系列Wi-Fi MCU内置TrustZone架构，通过完全软硬件隔离打造安全运行环境，让安全固件、数据资产和用户隐私免受应用程序和操作系统运行带来的可能的攻击风险。
TrustZone是Arm公司推出的专门用于SoC及CPU的安全方案，是基于平台安全架构 (PSA) 指南建立设备信任根的理想起点，让安全理念贯穿整个产品使用流程：
☑ 在启动环节，TrustZone支持产品在安全环境下实现安全启动；
☑ 在运行环节，TrustZone架构将产品内部划分为安全环境和普通环境，运行在普通环境的程序和系统要访问安全环境内的资源，会有非常严格的限制；
☑ 在控制环节，TrustZone可通过系统总线控制产品的外设资源；
☑ 在软件环节，TrustZone可以通过Monitor模式在安全环境和普通环境进行切换。
得益于TrustZone安全架构，GD32W515系列Wi-Fi MCU可以明显提升终端设备的安全通信能力，并保护用户隐私数据。同时，该系列MCU还支持Wi-Fi协议规定的全新安全特性，并取得Wi-Fi认证和RF FCC/CE合规认证，安全保护能力进一步提升。
更能彰显GD32W515系列Wi-Fi MCU安全可靠的是，该系列MCU取得了Arm平台安全架构PSA Level 1和PSA Functional API认证。Arm公司于2017年正式推出PSA，并联合多家独立安全测试实验室及咨询机构推出PSA相关认证：
☑ 通过PSA Level 1认证可证明GD32W515系列Wi-Fi MCU是系统安全的稳健选择，可以将信任贯穿整个设备生命周期和应用生态，确保程序、系统和设备的安全模型，并符合通用行业的安全规范；
☑ 通过PSA Functional API认证可证明该系列MCU能够为开发者提供标准、安全的API接口，使得开发者可以专注于功能开发，而无需为系统安全担忧，缩短产品的上市周期。
丰富的外设特性
如同其它GD32 MCU产品家族的成员，GD32W515系列Wi-Fi MCU提供了丰富的片上资源和成熟的开发体验。
该系列MCU最高主频为180MHz，片上Flash为2048KB，SRAM为448KB，并支持32MB的外置Flash。丰富的外设资源包括1个12位ADC、4个通用16位定时器、2个通用32位定时器、1个基本定时器、1个PWM高级定时器、数码相机接口(DCI)、触摸感应接口(TSI)、四线制SPI Flash接口(QSPI)、以及新增的高性能数字滤波器(HPDF)。
该系列MCU提供的通信接口资源则包括2个SPI、1个SQPI、1个SDIO、2个I2C、3个USART、1个I2S、USB2.0 FS和Wi-Fi无线接口。
为了方便开发者上手，兆易创新为该系列MCU提供完整的开发套件，包括数据手册、固件库、软件包、开发环境、操作系统、参考设计和专用开发板。其中，软件包中有专门用于Wi-Fi模块的硬件驱动、软件协议栈、云连接等功能；操作系统则包括FreeRTOS、µCOS、RT-Thread和AliOS Things等主流的嵌入式操作系统。
2、灵活、相容、全面
凭借出色的产品性能，用户可以基于GD32W515系列Wi-Fi MCU打造具有优异射频性能、增强处理能力和高度集成的应用方案，赋能智能家居、工业物联网、消费类电子等各类应用。
基于Wi-Fi MCU的智能家居类应用
根据调研机构IDC的统计数据，2024年全球智能家居设备出货量将超过14亿台，2020年至2024年的年复合增长率达到13.15%。在智能家居设备的无线连接方面，Wi-Fi是首选，并得到了消费者的广泛认可。
GD32W515系列Wi-Fi MCU为智能家居领域提供增强的计算能力和丰富的集成资源，支持DSP指令扩展和单精度浮点运算(FPU)，可运行边缘计算和TinyML等AI算法，用于多种智能家居控制系统，比如关键词唤醒和本地语音识别等智能设置。这种不用上云的智能控制方案，让该系列MCU在智慧家庭、酒店、地产前装等领域应用广泛。
兆易创新开发了GD32W515系列Wi-Fi MCU搭配GD30DR8413高性能电机驱动芯片的无线风扇电机控制解决方案。GD32W515整合了MCU主控和无线射频功能，GD30DR8413则内置三路半桥NMOS和预驱功能，是一套集成无刷电机、步进电机和 Wi-Fi 通信的三合一硬件方案，支持智能配网和 OTA 升级等功能。此外，通过UART接口连接到语音识别芯片，该方案还可升级为支持本地语音唤醒和识别功能，适用于家电、中控面板、网关等更丰富的应用场景。
再以智能门锁为例，该系列MCU可配合低功耗MCU打造完整的智能门锁方案。其中，GD32W515系列Wi-Fi MCU用作智能门锁前面板主控MCU，开发者可以通过SPI接口连接指纹sensor，最多可支持9个Touch Key；可通过DCI接口连接到摄像头，充当24h门卫；通过I2S/DMIC接口支持音频，用于未关门警告等功能。
通过TrustZone硬件安全架构的加持，基于GD32W515系列Wi-Fi MCU打造的智能家居方案，能够将用户隐私信息放入安全区域进行隔离，杜绝不法分子通过程序或者系统等渠道进行盗取和篡改，给用户真正的智能和安全。
基于Wi-Fi MCU的工业物联网应用
在工业物联网（IIoT）领域，GD32W515系列Wi-Fi MCU同样是创新优选。根据MarketsandMarkets的统计数据，2021年全球工业互联网规模已经达到767亿美元，预计到2026年将超过1000亿美元，并保持6.7%的复合年均增长率。凭借出色的射频性能和高度集成的优势，该系列MCU能够帮助开发者快速打造工业物联网应用，典型应用包括工业控制通讯模块、能源管理和远程诊断等。
在工业控制通讯模块应用中，通过使用GD32W515系列Wi-Fi MCU，一方面外围电路简单，能够加速方案的开发速度；另一方面辅助器件明显减少可以有效降低成本。
该系列MCU工作温度范围为–40至+85°C，凭借出色的射频性能和卓越的抗干扰能力，可满足复杂的工业场景使用，替代成本高且布局复杂的有线控制模块。通过丰富的外设资源，开发者可使用GD32W515系列Wi-Fi MCU开发具有更多功能的控制模块。增强的处理能力和加速器，配合人工智能算法，可以让每一个控制模块都是一个边缘智能终端。
GD32W515系列MCU集成的TrustZone硬件安全架构更具安全优势，硬件安全环境配合软件层面实现的安全存储、初始化认证以及安全日志等服务，能够为核心控制算法、系统流程图、运营数据信息和登录权限等高密数据提供严格保护。通过外设接口连接的关键外围设备同样能受益于这种保护机制，让整个工业物联网系统安全运行。
基于Wi-Fi MCU的消费类电子应用
GD32W515系列Wi-Fi MCU在消费类电子中的应用，主要面向微型打印机、支付盒子、便携式个人设备等，提供系统必要的控制功能以及出色的联网能力，并帮助产品实现顺应市场趋势的智能化升级。
近年来，伴随着互联网支付的全面普及，快递、外卖、餐饮等行业也发生了质的飞越，面单打印机和支付盒子等移动支付设备极大方便了商家收款体验，受到众多小微商户的青睐。GD32W515系列Wi-Fi MCU在这些设备中提供主控MCU功能之余，藉由出色的射频性能和抗干扰性，确保数据传输的效率和稳定性，从而替代传统的MCU+Wi-Fi双芯片方案，为对功耗、体积和成本敏感的行业用户带来更优选择。
而便携式个人设备，特别是小型化电池供电设备在产品设计中对PCB尺寸和整机功耗有着严苛的要求。GD32W515系列可以提供QFN36和QFN56封装选择，藉由MCU+Wi-Fi单芯片、高能效的解决方案，特别适用于此类对PCB面积有限制的紧凑型应用场景。
目前，兆易创新GD32W515系列MCU及配套的开发工具均已量产出货。相关的技术资料可在GD32MCU.com网站自行下载，帮助广大开发者快速上手，缩短产品设计周期。
GD32W515系列Wi-Fi MCU凭借其增强的处理能力、先进的安全特性和丰富的外设特性，并集成了行业领先的基带和射频性能，为无线联网设备的开发者带来无限可能的SoC解决方案！
来源：GD32MCU（作者：吴子鹏）
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