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1 系统和存储
1.1 系统总览 STM32使用双核架构,一个cortex-m4核负责app程序开发,一个cortex-m0核负责射频协议栈,还有一个radio子系统负责RF部分。 1.2 STM32WB总线架构 如下图所示,基本的外设都被CPU1域,也就是cortex-m4内核访问,CPU1和CPU2通过SRAM2通讯。 1.3 总线矩阵 1.4 存储分布 1.5 STM32WB闪存特点 共享 闪存的一部分是为RF射频子系统CPU2保护的,为了安全区域,主机CPU1无法访问。 使用ART加速 同时执行代码CM4和CM0+对MIPS的影响约为0%,在单独的AHB总线上,它有自己的时钟分频器。 3级保护 级别0(无保护)至级别2(最大保护) 限制 在射频活跃期间,flash擦除或存储不应该被启动。因为射频活跃期间cpu1会频繁读写flash。 2 RF射频简介 2.1 RF参数简介 模拟前端 最大输出功率 集成巴伦,6dbm发射功率,具有1dbm步进调节 专用引脚驱动外部PA,可以获得最大20dbm的输出功率 接收灵敏度 BLE:1Mbps @-96dbm, 2Mbps @-94dbm(250kbps和125kbps不支持) 802.15.4:250kbps @ -100dbm 功耗@3.3V TX:@0dbm:5.2mA RX:4.5mA stop2 with radio in standy (accurate clock LS12):1.8uA 调制解调器 通过硬件格式化BLE包(对软件完全开放射频)支持1和2Mbps速率 IEEE 802.15.4 :硬件模式支持250Kbps通信速率 2.2 STM32WB典型外围电路 2.3 STM32WB RF输入/输出匹配网络 一个Π型滤波网络加50Ω阻抗匹配。 3 电源管理 3.1 供电方案框图 如下图所示,各个电源阈单独供电,在供电选择上有很大的灵活性。 3.2 内部SMPS SMPS用于降低VDD电源 SMPS为数字核心和射频LDO供电 当VDD电源高于BOR[1…4]阈值时,使用SMPS模式 低于此阈值使用旁路模式,支持及时切换 通过HW机制执行关闭,通过SW重新开启 SMPS降遵循社保操作模式 在Run和stop0模式下为On 在stop1 2 待机standby和关机shutdown模式下,SMPS自动处于开放模式,唤醒时自动恢复进入前使用模式 3.3 电源配置 高性能使用SMPS 通过添加外部电容和线圈,SMPS用于降低功耗 低成本今适用于LDO 通过短接SMPS输入。LDO直接由VDD提供节省电容和电感成本,但是功耗会增加。 3.4 SMPS原理图 4 核间通信和安全管理 4.1 HSEM STM32WB集成硬件信号量模块,该模块用于同步进程和管理共享资源访问权限。具体如下。 管理和访问权限和同步 运行于同一个cpu上的不同进程 不同的cpu 32个硬件信号量 两种锁定机制 2-step write, read back lock 1-step read lock 信号量释放产生中断 应用优势 防止共享资源访问冲突 确保进程之间的同步 无阻塞信号量处理 4.1.1 HSEM框图 HSEM模块位于AHB总线上,由AHB接口和中断管理构成,每个CPU都有一个专用中断,并且都有自己的使能、状态、掩码和清除寄存器。每个信号量由两个寄存器组成,一个读写寄存器,用于在两步锁过程中对信号量进行写操作并读取信号量状态,它也可以释放信号量;另一个是读寄存器,它用于一步锁过程中的读取锁。 HSEM框图 2步 写-回读锁机制 1步 锁机制 4.1.2 信号量使用 - 共享资源 两个CPU可以同时访问的所有外设都受硬件信号量保护,在访问此类外设之前,应首先获取相关的信号量并在使用完之后释放。 4.1.3 信号量 - 闪存写入和擦除 要在闪存种写入,应用程序应该 获取Sem2 写入闪存 释放sem2 擦除扇区,应用程序应该 获取Sem2 发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Actiity(erase_activity_ON)命令给CPU2 擦除一个或多个扇区 释放Sem2 发送SHCI_C2_FLASH_Erase_Activity( erase_activity_OFF ) 命令给 CPU2 4.2 IPCC IPCC是核间通讯控制模块,它可以提供中断信令,允许微控制器以非阻塞的方式交换信息。 为通信信道管理提供非阻塞信令 消息可用性中断 流量开启中断通知 通讯方式 单工:每个方向的专用通道 半双工:单个共享双向通道 最多6个双向通道 通道数据存储在共享ram中 应用优势 非阻塞信息交换 通道流量控制 支持CPU sleep和stop模式 4.3 安全管理 BLE外设可以安全使用以下外设 AES1(仅限IP加密密钥)用于应用程序的加密引擎 AES2(Full IP)用于IEEE802.15.4的加密引擎 PKA(Full IP)用于加密密钥的生成 True RNG(Full IP)用于加密密钥的生成 对安全IP的访问由HSEM管理 HSEM x,y,z用于管理共享安全外围设备访问 BLE堆栈提供以下加密密钥功能 密钥存储 密钥更新 密钥删除 密钥加载(在AES1中) 4.4 Cortex-M0+安全性 闪存的上半部分只能由cortex-m0+访问 由安全选项字SFD和SFSA定义 全局安全使能 允许通过安全选项字SBRD和SBRSA来添加SRAM2a上的部分安全性 允许通过安全选项字SNBRD和SNBRSA来添加SRAM2b闪的部分安全性 运行通过SYSCFG使能外设的安全性 |
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