STMicroelectronics의 무선 마이크로컨트롤러 시리즈인 STM32WBA로 연결 혁신

STMicroelectronics는 초저전력 마이크로컨트롤러부터 최상위 프로세서까지 아우르는 다양한 포트폴리오인 STM32 제품군 덕분에 마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서 공급 분야에서 세계 최고의 지위를 지키고 있습니다.

 

아울러 STM32 무선 마이크로컨트롤러 시리즈는 Bluetooth® 저에너지, Thread, Zigbee 및 Matter와 같은 단거리 무선 요건을 위한 솔루션을 제공하는 동시에 LoRa 및 Sigfox 등 장거리 애플리케이션까지 범위를 확장하면서 비약적인 성장을 거듭하고 있습니다.

STM32WBA 시리즈로 차세대 무선 설계의 잠재력을 최대한 활용하십시오. 설계자에게 성능, 효율성 및 유연성을 지원하기 위해 설계된 STM32WBA55 시리즈에 대한 이 1시간 분량의 온디맨드 웨비나를 시청하십시오.

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STM32WBA 시리즈 심층 분석

STM32 무선 제품군에 추가된 최신 제품은 32비트 무선 마이크로컨트롤러인 STM32WBA로, Bluetooth® 저에너지 5.3 지원 애플리케이션에 필요한 고성능, 효율성 및 보안을 갖추었습니다. STM32WBA의 주요 장점을 면밀히 알아보겠습니다.

TrustZone® 기술로 100MHz에서 실행되는 Arm® Cortex®-M33 코어

무선 주요 기능:

  • +10dBm 최대 출력 전력
  • Bluetooth LE 5.3, 메시, 최대 20개 연결
  • Zigbee 3.0, Zigbee Direct, SE, GP
  • Thread: OT 1.3
  • 동시 모드 BLE/ZB, BLE/OT, BLE/MAC
  • MATTER RCP
  • 독점 2.4GHz
  • TX=4.2mA(0dBm) / RX = 3.5mA(3.0V SMPS)
  • [-40; +105]°C 전체 사양

플래시 메모리 크기/RAM 크기

버전 1: 1M/128k | 버전 2: 512k/96k

주변 장치:

터치 센서, LPDMA, ADC 12비트, 3x UART(범용 비동기화 송수신기), 2x SPI, 2x I²C

STM32WBA 시리즈의 장점 알아보기:

  • 장치 통신을 위한 확장으로 배터리 수명 연장
  • 신속하고 안정적인 데이터 전송 보장
  • 407 CoreMark 점수를 기반으로 효율적인 애플리케이션 처리
  • SESIP3 장치 기능을 기반으로 IP를 보호하고 개인 정보 보안 강화
  • 시장에서 입증된 STM32Cube 에코시스템을 활용하여 시장 출시 기간 단축

보안:

STM32WBA의 아키텍처는 최첨단 보안 조치로 강화되었으며, SESIP 3 및 PSA 인증 레벨 3 등 권위 있는 인증으로 검증을 받아 최고 수준의 보안을 보장한다는 점을 부각시키는 것이 중요합니다.

즉, ST는 메모리 보호, 플랫폼 보호, 암호화 도구, Trust Zone과 같은 최신 보안 기술이 칩에 내장되어 사이버 범죄로부터 장치를 보호하기 위해 모두 함께 작동하도록 필요한 조치를 취했습니다.

PSA 인증과 관련된 질문이 있으면 Arrow의 엔지니어링 솔루션 센터 팀

에 문의하시기 바랍니다.

Tech Snack: STM32U5 PSA 인증 개발 키트

 

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32비트 범용 마이크로컨트롤러
주류
MCU

32비트 범용 마이크로컨트롤러
고성능
MCU

32비트 범용 마이크로컨트롤러
내장
MPU

32 및 64비트 마이크로프로세서

STM32 MCU chart

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응용 분야

STM32WBA 무선 마이크로컨트롤러 시리즈는 의료, 홈 자동화 및 산업용 애플리케이션을 위한 합리적인 선택입니다.

산업용
스마트 홈
스마트 기기용 IoT

STM32WBA는 Bluetooth® 저에너지, 802.15.4 기반 스레드 및 지그비 등 복수의 프로토콜을 지원하는 범용 다중 프로토콜 MCU입니다. 향후 STM32WBA는 Matter와 Bluetooth® 저에너지 오디오 기능을 지원할 예정입니다. 기사의 이 섹션에서는 Matter와 Bluetooth® 오디오라는 두 가지 특수한 기능에 중점을 두고 설명합니다. 주요 애플리케이션과 이 기능이 제공하는 장점을 자세히 살펴보겠습니다.

애플리케이션용 STM32WBA 고유 프로토콜의 이해: LE 오디오

Bluetooth® LE 오디오의 고급 기능과 잠재적인 응용 분야를 살펴보기 전에 지난 20년간 Bluetooth®가 어떻게 발전해 왔는지 파악하는 것이 중요합니다. 2023년 ABI 조사에 따르면 향후 몇 년간 LE 오디오가 안정적으로 신속하게 도입될 것으로 전망됩니다.

클래식 오디오에서 LE 오디오로의 전환 매핑

출처: LE 오디오: Bluetooth® 오디오의 미래/ABI 조사

Bluetooth® 특별 그룹(SIG)은 사양 개발을 감독하고, 인증 프로그램을 관리하며, 상표를 보호하는 책임을 맡은 그룹입니다. Bluetooth® 클래식 라디오 및 Bluetooth® 저에너지(LE)의 정의:

Bluetooth® 클래식 라디오:

흔히 Bluetooth®로 익숙한 Bluetooth® 클래식은 2.4GHz 주파수 대역에서 작동하며 지점 간 통신에 특화된 무선 통신 기술로, 단거리에서 장치가 데이터를 공유할 수 있게 합니다.

Bluetooth® 클래식은 데이터 전송에 가우스 주파수 편이 키잉(GFSK)을 사용하여 잡음이 많은 환경에서도 안정적인 통신을 보장합니다. 실현 가능한 최고 속도는 3Mbps이며, 장치 거리 및 간섭 등의 요인에 따라 차이가 있습니다.

또한 Bluetooth® 클래식에는 장치 간의 안정적인 페어링을 보장하기 위해 인증 키를 교환하는 등의 핵심 보안 기능이 있습니다.

Bluetooth® 클래식은 지점 간 네트워크 구조(예: 스마트폰과 헤드셋 간)만 지원합니다.

Bluetooth® 저에너지(LE):

Bluetooth® 저에너지(BLE) - 2.4GHz 무선 통신 기술 - 장치 간 단거리 통신용으로 설계되었습니다. 이 구성은 짧은 데이터 세그먼트 송수신을 위해 설계된 폭넓은 사양인 일반 속성 프로필(GATT)에 의존하기 때문에 기존 Bluetooth® 기술의 전력 효율이 높은 버전입니다.

기존 Bluetooth®와 달리 Bluetooth® 저에너지는 적은 에너지 소비에 최적화되어 있어 소형 배터리로 구동되고 장기간 사용을 위해 설계된 장치에 적합합니다. 이 기술은 효율적인 데이터 전송을 가능하게 하여 전력 자원이 제한된 장치를 연결하는 데 널리 사용됩니다.

Bluetooth® 저에너지(BLE)는 다양한 토폴로지나 네트워크 구성을 지원하여 장치가 서로 다른 방식으로 통신할 수 있게 합니다. 기존의 지점 간(마스터-슬레이브) 토폴로지와 그 변형인 “스타”(마스터 1개, 슬레이브 여러 개) 외에도 BLE는 고급 토폴로지를 지원합니다: 대규모로 안정된 네트워크를 형성할 수 있는 메시와 오디오 및 포지셔닝 애플리케이션에 매우 유용한 브로드캐스팅을 지원합니다.

Bluetooth® LE 오디오

Bluetooth 오디오는 Bluetooth 저에너지 라디오와 클래식 오디오 모두를 위한 최고의 기능을 포함하여 새로운 기능과 신제품 및 사용 사례의 잠재력을 실현합니다. 이 주제에 대한 보완 자료로 “Nick Hunn의 Bluetooth® LE 오디오 소개: 최신 Bluetooth® 사양과 이것이 오디오 및 전화 제품의 설계 및 사용 방식을 변화시킬 방안에 대한 가이드”를 참조하십시오.

Bluetooth® LE 오디오는 고성능 LC3 코덱을 통해 무선 오디오의 판도를 바꿔 놓고 있습니다. 이 기술은 각종 장치에 안정성, 에너지 효율성, 더 나은 오디오 경험을 선사합니다. Bluetooth® LE 오디오를 차별화하는 주요 기능을 면밀히 살펴보겠습니다.

LC3 코덱: 무선 오디오의 혁신

Bluetooth® LE 오디오의 핵심에는 이전 버전인 Bluetooth® 저에너지(BLE)의 한계를 뛰어넘는 기술인 LC3(저복잡성 통신 코덱)이 있습니다. LC3는 가변 비트 전송률과 효율성 높은 인코딩 시스템으로 작동하여 에너지 소비를 대폭 절감하고 소형 배터리가 장착된 장치에서 최적의 성능을 발휘합니다.

Bluetooth® LE 오디오가 도입한 폭넓은 요건에 부합하는 세 가지 전송 방법:

  1. 지점 간: 휴대폰을 스피커로 보내는 것과 같이 한 장치가 다른 장치로 오디오 데이터를 직접 전송하는 고전적인 방법입니다.
  2. 다중 스트림: 이 방법을 따르면 휴대폰이 헤드폰의 각 이어피스에 스트리밍하는 것처럼, 한 장치가 여러 장치로 동시에 오디오를 독립적으로 전송할 수 있습니다.
  3. 방송: 한 장치에서 한 번에 여러 장치로 오디오를 방송하여 공동 청취 환경을 조성하는 혁신적인 기능입니다.

광범위한 산업 분야에 새 바람을 일으키며 장치 전반에서 사운드 경험을 향상시키는 Bluetooth® LE 오디오:

  • 헤드폰: 효율성 높은 무선 헤드폰으로 배터리 수명을 연장합니다.
  • IoT(사물 인터넷): 에너지 효율에 주안점을 두고 스마트 스피커와 무선 사운드 시스템을 구동합니다.
  • 웨어러블: 사운드 출력을 통해 스마트워치로 오디오를 전송하여 이동 중에도 향상된 경험으로 이어집니다.
  • 보청기: 고품질 오디오 알림을 제공하여 청각 장애가 있는 사용자의 접근성을 개선합니다.
  • Auracast 기술: 휴대 전화가 장치 두 대로 동시에 음악을 전송하는 것처럼 오디오 스트림 하나를 장치 여러 대와 동시에 공유합니다.

Bluetooth LE 오디오의 광범위한 장점:

  • 에너지 효율성: 더 긴 배터리 수명을 위해 전력 소비를 줄입니다.
  • 다중 스트림 기능: 독립적으로 여러 장치에 오디오를 동시 스트리밍합니다.
  • 적은 지연 시간: 지연을 최소화하여 원활하고 몰입도 높은 경험을 지원합니다.
  • 상호 운용성: 연결된 장치 간 신속히 전환하여 순조롭게 통합할 수 있습니다.
  • 확장 가능한 압축: LC3는 연결 품질에 따라 오디오 압축을 조정하여 성능을 최적화합니다.
  • 오디오 품질: 우수한 청취 경험을 위해 오디오 전송 품질을 강화합니다.
  • 청각 보조: 보청기에 정확한 오디오 전송을 촉진하여 접근성을 개선합니다.

 

Bluetooth LE 오디오: 무선 오디오의 혁명
획기적인 기능으로 여러 디바이스에서 오디오 여정을 혁신하여 연결성, 효율성, 프리미엄 사운드가 원활하게 공존하는 미래를 열어갑니다.

애플리케이션용 STM32WBA 고유 프로토콜의 이해: Matter

Matter는 스마트 홈을 연결하기 위해 개발된 신기술입니다. 이는 연결 표준 연합(CSA)의 주도로 200개 이상의 기업이 참여한 공동 노력의 결과물입니다. Matter Working Group에는 Google, Amazon, Samsung, Apple, Ikea 등 업계의 대표적인 기업들이 참여하고 있습니다.

장점:

Matter는 Bluetooth LE, Wi-Fi 및 Thread를 결합한 인터넷 프로토콜(IP)로 스마트 홈의 연결을 간소화합니다. 이는 현재 시장에 혼재되어 있는 여러 표준을 대체할 수 있습니다. Matter는 범용 애플리케이션 계층 프로토콜을 도입하여 다양한 스마트 기기 간의 원활한 통신을 보장합니다.

이러한 표준화를 바탕으로, 여러 다른 브랜드의 장치가 서로 원활하게 인식하고 작동할 수 있습니다. 이 프로젝트는 스마트 가전제품과 사물 인터넷(IoT) 장치의 개발을 능률적으로 진행하여 브랜드 간 통합을 손쉽게 만듭니다.

Matter의 주요 특징 및 혜택:

  • 보안: Matter는 엔드투엔드 암호화로 장치 간 데이터 전송을 보호하고 사용자의 개인 정보와 데이터 무결성을 보장하여 보안을 우선시합니다. 네트워크에 대한 무단 접근을 차단하기 위해 철저한 보안 장치 온보딩 메커니즘이 구현되어 있습니다.
  • 장치 유형 및 역할: Matter는 에코시스템 내의 장치를 '스레드 라우터' 또는 '최종 장치'와 같은 특정 역할과 유형으로 분류하며, 네트워크에서 각 장치가 고유한 목적을 담당합니다.
  • 인증 프로그램: Matter에는 프로토콜 표준 준수를 보장하는 효과적인 인증 프로그램이 포함됩니다. 이러한 기준을 충족하는 장치에는 다른 인증 장치와의 상호 운용성을 나타내는 Matter 로고가 표시됩니다.
  • 소매 및 소비자 신뢰: Matter는 구매 절차를 간소화하여 소매업체와 소비자가 인증된 제품을 원활하게 사용할 수 있도록 보장합니다. 이렇게 하면 호환성에 대한 걱정을 덜고 사용자 친화적인 경험을 보장합니다.

Matter 프로토콜을 사용하는 잠재적 애플리케이션:

  • 스마트 홈 기기: Matter는 스마트 조명, 도어 잠금 장치, 온도 조절장치 및 센서 등 각종 장치에 적용 가능한 스마트 홈 애플리케이션용으로 설계되었습니다. 이 프로토콜은 제조업체와 무관하게 이러한 장치가 일관성 있게 작동하도록 보장합니다.
  • IoT 장치: Matter 프로토콜은 스마트 홈을 넘어 산업용 IoT, 의료 IoT 및 기타 연결된 환경을 포함한 각종 IoT 장치로 호환성을 확장합니다.
  • 음성 지원 통합: Matter 인증 장치는 Amazon Alexa, Google Assistant 및 Apple Siri 등 인기 있는 음성 지원과 손쉽게 통합되어 음성 제어 기능을 강화합니다.

 

Matter와의 연결 혁신
스마트 홈 장치 간의 상호 운용성을 향상시키는 Matter 프로토콜은 광범위한 산업 분야에서 커넥티드 홈과 각종 사물 인터넷의 시대를 여는 데 중추적인 역할을 합니다.

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NUCLEO-WBA55

  • NUCLEO-WBA52CG 및 NUCLEO-WBA55CG는 Bluetooth® 저에너지 SIG 사양 v5.3, IEEE 802.15.4-2015 PHY 및 MAC을 준수하는 강력한 초저전력 무선을 내장한 Bluetooth® 저에너지 무선 및 초저전력 보드로서 Thread®, Chip 및 Zigbee를 지원합니다.
  • ARDUINO® Uno V3 연결 지원 및 ST morpho 헤더를 사용하면 다양한 특수 실드 선택하여 STM32 Nucleo 개방형 개발 플랫폼의 기능을 쉽게 확장할 수 있습니다.

NUCLEO-WBA52

신 개념: STM32WBA가 탑재된 도터 보드

  • UFQFN48 패키지, PCB 안테나
  • Arduino 커넥터
  • Morpho 커넥터
  • RF 인증
  • RPN/CPN: NUCLEO-WBA52CG


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