STMicroElectronics STM32WB5MMG 蓝牙低功耗 5.4 和 802.15.4 模块
特征
- 包含意法半导体最先进的专利技术
- 集成芯片天线
- Bluetooth® 低功耗 5.4、Zigbee® 3.0、OpenThread 认证
- 动态和静态并发模式
- IEEE 802.15.4-2011 MAC 物理层
- 支持 2 Mbits/s
- 频段 2402-2480 MHz
- 广告延伸
- Tx 输出功率高达 +6 dBm
- 接收灵敏度：-96 dBm（低功耗蓝牙，1 Mbps），-100 dBm (802.15.4)
- 范围：可达75米
- 用于无线电和安全任务的专用 Arm® Cortex®-M0+ CPU
- 具有 FPU 和 ART（自适应实时加速器）的专用 Arm® Cortex®-M4 CPU，速度高达 64 MHz
- 1 MB 闪存、256 KB SRAM
- 完全集成的 BOM，包括 32 MHz 无线电和 32 kHz RTC 晶体
- 集成开关电源
- 超低功耗模式可延长电池寿命
- 68 个 GPIO
- 社会福利署，JTAG
- 集成 IPD 可实现一流且可靠的天线匹配
- 1.71V 至 3.6V VDD 范围
- -40°C 至 85°C 温度范围
- 内置安全功能，例如无线电堆栈的安全固件安装 (SFI)、客户密钥存储/密钥管理服务、PKA、AES 256 位、TRNG、PCROP、CRC、96 位 UID、派生 802.15.4 的可能性和蓝牙®
- 低能耗 48 位 UEI
- 认证：CE、FCC、IC、JRF、SRRC、RoHS、REACH、GOST、KC、NCC
- 两层 PCB 兼容性（仅使用外部原始引脚）
| 产品状态链接 |
| STM32WB5MMG |
| 产品概述 | |
| 订购代码 | STM32WB5MMG |
| 温度范围 | -40 °C 至 85 °C |
| 包裹 | LGA86L 7.3×11 |
| 包裹 尺寸（毫米） | 7.3×11×1.382×
0.450 间距 |
| 包装 | 磁带和卷轴 |
应用
- 照明和家庭自动化
- 无线音频设备
- 健康、医疗保健、个人追踪器
- 游戏和玩具
- 智能锁
- 信标及配件
- 工业的
介绍
该数据表提供了 STM32WB5MMG 模块的订购信息和机械设备特性。本文档必须与带有 FPU、Bluetooth® 32 和 4 无线电解决方案 (DS5.4) 的基于 Arm® 的多协议无线 MCU Cortex®-M802.15.4 以及基于 Arm® 的多协议无线 11929 位 MCU Cortex® 一起阅读‑M32，带 FPU、Bluetooth® 低功耗和 4 无线电解决方案 (RM802.15.4)。这两份文档均可从 STMicroelectronics 获取 web网站 www.st.com。有关数据表和参考手册的器件勘误表的信息，请参阅 STM32WB5MMG 勘误表 (ES0525)，可从 STMicroelectronics 获取 web地点 www.st.com。有关 Arm® Cortex® 内核的信息，请参阅 Cortex® 技术参考手册，可从 www.arm.com web地点。
笔记： Arm 是 Arm Limited（或其子公司）在美国和/或其他地方的注册商标。
描述
STM32WB5MMG 是一款经过认证的超低功耗、小尺寸 2.4 GHz 无线模块。它支持Bluetooth® 低功耗5.4、Zigbee® 3.0、OpenThread、动态和静态并发模式以及802.15.4 专有协议。 STM32WB55MMG 基于意法半导体 STM32WB5VGY 无线微控制器，凭借其高接收器灵敏度和输出功率信号，提供一流的射频性能。其低功耗特性可延长电池寿命、小型纽扣电池和能量收集。 STM32WB5MMG Y 版基于 STM2.1WB32VGY 微控制器的 cut 55。修订版 X 基于 cut 2.2。 STM32WB5MMG 不需要 RF 专业知识，是加快开发速度并降低相关成本的最佳方式。该模块完全免协议栈版税。
模块结束view
该模块采用 SiP-LGA86 封装（系统级封装陆地网格阵列），将经过验证的 STM32WB55VGY MCU 与多个外部组件集成在一起。该套餐包括：
- 伦敦证券交易所晶体
- HSE晶体
- SMPS 无源元件
- 天线匹配及天线
- 用于射频匹配和谐波抑制的 IPD
- 图 1. STM32WB5MMG 模块框图
版本
STM32WB5MMG 有两个成品版本。在本数据表中，它们被称为版本 X 和 Y。X 是更新的版本。产品版本通过带有 X 或 Y 的封装标记来标识，如第 9.3 节：SiP-LGA86 的器件标记中所示。
电源
电源要求与常规 STM32WB55xx 相同，并在数据表中进行了描述。电源引脚上的滤波电容器和 SMPS 组件已集成到模块中。
注：可能需要额外的 4.7 uF 电容器来消除电源纹波。请参阅应用笔记使用 STM32WB 微控制器开发 RF 硬件 (AN5165)。
开关电源
SMPS 可设置为开启或旁路模式。集成无源元件用于以 4MHz 运行的 SMPS 操作。有关 SMPS 的更多信息，请查看参考手册或应用笔记在 STM32WB 系列微控制器 (AN5246) 上使用 SMPS。
时钟
由于晶体已集成到封装中，因此无法在旁路模式下使用任何时钟。该模块集成了用于 LSE 的 32.774 kHz 晶体和用于 HSE 时钟的 32 MHz 晶体。 LSE必须用于中高驱动能力。 （RCC_BDCR_LSEDRV[1:0] = 10，请参阅带有 FPU、Bluetooth® 低功耗和 32 无线电解决方案的多协议无线 4 位 MCU Arm®-based Cortex®-M802.15.4 (RM0434) 了解更多详细信息）。
HSE 已调整
RCC_HSECR_HSETUNE[5:0] 值由硬件自动加载。用户不得更改 RCC_HSECR 寄存器配置以保持默认参数。
- 提供 LSCO 和 MCO 输出。
- HSEGMC[2:0] 必须设置为 0b011。
天线
矩形模块具有与其余精加工表面不同的一个短边。该位置未屏蔽，模盖包含集成天线。无法选择使用外部天线。
一次性编程（OTP）
STM32WB5MMG 具有 1 KB 一次性可编程 (OTP) 存储器，供最终产品使用。 《具有 FPU 的基于 Arm® 的多协议无线 MCU Cortex®‑M32、Bluetooth® 4 和 5.4 无线电解决方案 (DS802.15.4)》和具有 FPU 的基于 Arm® 的多协议无线 11929 位 MCU Cortex®‑M32 中对此进行了描述、Bluetooth® 低功耗和 4 无线电解决方案 (RM802.15.4)。
笔记： STM32WB5MMG 使用该区域的第一个和最后一个字来进行修整和识别。因此，地址 0x1FFF7000 – 0x1FFF7007 和 0x1FFF73F8 – 0x1FFF73FF 无法更改。
可用外设
基于 WLCSP32 封装的 STM100WB 系列微控制器中提供的所有外设均可在此模块上使用和访问。模块上的引脚可访问以下系统外设：
- 2× DMA 控制器（每个 2 个通道），支持 ADC、SPI、IXNUMXC、USART、QSPI、SAI、AES、定时器
- 1× USART（ISO 7816、IrDA、SPI 主站、Modbus 和智能卡模式）
- 1× LPUART（低功耗）——两个以 32 Mbit/s 速度运行的 SPI
- 2× I2C（SMBus/PMBus）
- 1× SAI（双通道高品质音频）
- 1× USB 2.0 FS 设备，无晶体，BCD 和 LPM
- 1× 触摸感应控制器，最多 18 个传感器
- 1× LCD 8×40 带升压转换器
- 1× 16 位、四通道高级定时器
- 2× 16 位、两通道定时器
- 1× 32 位、四通道定时器
- 2× 16位超低功耗定时器
- 1× 独立系统杆
- 1×独立看门狗
- 1× 窗口看门狗。
完整的引脚描述可在带有 FPU、Bluetooth® 32 和 4 无线电解决方案的基于 Arm® 的 Cortex®‑M5.4 多协议无线 802.15.4 位 MCU (DS11929) 中找到。
引脚描述
下图为模块封装底部引脚排列 view.
图 2. STM32WB5MMG 模块引脚排列：底部 view
表 1. STM32WB5MMG 引脚/球定义
| 引脚名称 |
引脚名称（复位后功能） |
插针类型 |
|
| STM32WB5MMG | STM32WB55VGY | ||
| 1 | F6 | PA2 | 输入/输出 |
| 2 | G6 | PA1 | 输入/输出 |
| 3 | G7 | PA0 | 输入/输出 |
| 4 | H8 | 参考电压+ | S |
| 5 | J9 | 虚拟安全服务 | S |
| 6 | H9 | 电源电压 | S |
| 7 | G10 | PC3 | 输入/输出 |
| 8 | G9 | PC2 | 输入/输出 |
| 9 | G8 | PC1 | 输入/输出 |
| 10 | F9 | 自然资源部 | 恢复时间 |
| 11 | F10 | PB9 | 输入/输出 |
| 12 | F8 | PC0 | 输入/输出 |
| 13 | E8 | PH3-BOOT0 | 输入/输出 |
| 14 | F7 | PB8 | 输入/输出 |
| 15 | C10 | VBAT | S |
| 16 | F1 | 虚拟安全服务 | S |
| 17 | D1 | 电压源 | S |
| 18 | D7 | PB7 | 输入/输出 |
| 19 | D6 | PB5 | 输入/输出 |
| 20 | C7 | PB4 | 输入/输出 |
| 21 | A9 | PB3 | 输入/输出 |
| 22 | A6 | PC10 | 输入/输出 |
| 23 | B6 | PC11 | 输入/输出 |
| 24 | C5 | PC12 | 输入/输出 |
| 25 | A5 | PA13 | 输入/输出 |
| 26 | A3 | PA14 | 输入/输出 |
| 27 | A4 | PA15 | 输入/输出 |
| 28 | B5 | PA10 | 输入/输出 |
| 29 | A2 | PA12 | 输入/输出 |
| 30 | A1 | PA11 | 输入/输出 |
| 31 | – | 虚拟安全服务 | S |
| 32 | B3 | 电源电压USB | S |
| 33 | C4 | PD0 | 输入/输出 |
| 34 | C3 | PD1 | 输入/输出 |
| 35 | C1 | PB13 | 输入/输出 |
| 36 | D2 | PC6 | 输入/输出 |
| 37 | E2 | PB14 | 输入/输出 |
| 38 | F3 | PB15 | 输入/输出 |
| 39 | F5 | PB6 | 输入/输出 |
| 40 | G5 | PC13 | 输入/输出 |
| 41 | G3 | PB12 | 输入/输出 |
| 42 | G1 | PE4 | 输入/输出 |
| 43 | H1（1）/NC（2） | PB1 | 输入/输出 |
| 44 | H2（1）/NC（2） | PB0 | 输入/输出 |
| 45 | H5 | PC5 | 输入/输出 |
| 引脚名称 |
引脚名称（复位后功能） |
插针类型 |
|
| STM32WB5MMG | STM32WB55VGY | ||
| 46 | J6 | PB11 | 输入/输出 |
| 47 | K6 | PB10 | 输入/输出 |
| 48 | K7 | PB2 | 输入/输出 |
| 49 | G4 | PC4 | 输入/输出 |
| 50 | J7 | PA8 | 输入/输出 |
| 51 | K8 | PA9 | 输入/输出 |
| 52 | H6 | PA7 | 输入/输出 |
| 53 | H7 | PA6 | 输入/输出 |
| 54 | K9 | PA5 | 输入/输出 |
| 55 | K10 | PA4 | 输入/输出 |
| 56 | J8 | PA3 | 输入/输出 |
| 57 | – | 虚拟安全服务 | S |
| 58 | – | 天线输入 | 输入/输出 |
| 59 | – | 射频输出 | 输入/输出 |
| 60 | – | 虚拟安全服务 | S |
| 61 | E10 | PH0 | 输入/输出 |
| 62 | E9 | PH1 | 输入/输出 |
| 63 | D8 | PD14 | 输入/输出 |
| 64 | B10 | PE1 | 输入/输出 |
| 65 | C9 | PD13 | 输入/输出 |
| 66 | B8 | PD12 | 输入/输出 |
| 67 | A8 | PD7 | 输入/输出 |
| 68 | A7 | PD2 | 输入/输出 |
| 69 | B4 | PC9 | 输入/输出 |
| 70 | C2 | PD3 | 输入/输出 |
| 71 | E3 | PC7 | 输入/输出 |
| 72 | G2 | PE3 | 输入/输出 |
| 73 | D3 | PD4 | 输入/输出 |
| 74 | D5 | PD9 | 输入/输出 |
| 75 | D4 | PD8 | 输入/输出 |
| 76 | E7 | PD15 | 输入/输出 |
| 77 | E4 | PD10 | 输入/输出 |
| 78 | E6 | PE2 | 输入/输出 |
| 79 | C8 | PE0 | 输入/输出 |
| 80 | B7 | PD5 | 输入/输出 |
| 81 | C6 | PD6 | 输入/输出 |
| 82 | E5 | PD11 | 输入/输出 |
| 83 | F4 | PC8 | 输入/输出 |
| 84 | – | 虚拟安全服务 | S |
| 85 | – | ANT_NC | 输入/输出 |
| 86 | – | 虚拟安全服务 | S |
建议
引脚推荐
- ANT_IN 和 RF_OUT 引脚必须连接至 GND。该模块已集成天线，因此无需外接天线。
- ANT_NC 仅用于焊接平面性目的。因此，该引脚必须焊接到客户板上未连接的引脚上。
- PH3_BOOT0 通过内部下拉拉低，以启用从闪存启动。不过，如果需要，可以通过低电阻上拉将其拉高。
- STM32WB 系列微控制器中已实现复位上拉。复位电路仅需要一个外部电容器用于滤波目的（见图 3）。
图 3。复位电路
布局建议
STM32WB5MMG 放置
STM32WB5MMG 的嵌入式天线制造商建议将模块放置在应用板上，如下所示。这个位置可以让天线发挥最大性能。如果不能按照上述建议放置，应用板性能将会降低。然而，这并不妨碍正确操作。
外壳效果
在设计支持 RF 的产品时，还必须考虑产品外壳属性，如以下通用最佳实践列表所示：
- 近场中的导电外壳会影响天线的阻抗以及谐振频率。
- 金属外壳不得位于近场内。图 5 提供了近场和远场之间的阈值。
- 塑料外壳可以靠近天线，但不得接触天线。外壳和天线之间的接触可能影响谐振频率和阻抗匹配的调谐。
- 由于一定量的水分，人体的接近会削弱 TX 和 RX 信号。任何接触都可能改变频率和阻抗匹配。
图 5. 天线周围的导电外壳
表 2. 最小外壳尺寸（毫米）
| 影响等级 | a | b | c | d | e |
| 影响阈值 | 46 | 60 | 27 | 23 | 17 |
| 高影响力 | 13 | 24 | 3 | 8 | 5 |
笔记： 通过测量适当方向的反射损耗来确定影响。如果其他方向存在导电材料，则表 2 中提到的距离会变大。这意味着从模块更远的地方观察到相同的影响。
地平面
以下是有关接地平面设计的一些建议：
- 不要将任何走线布线到 STM32WB5MMG 的右侧，并保留一个带有相关接地过孔的大接地平面。
- 直接在顶层或通过其他层向下布线。
- 接地层必须包含过孔（两个过孔之间的距离 = 2 mm）。图 6.STM32WB5MMG 接地层布局。
敏感 GPIO
该板包含三个敏感 GPIO，定义如下：
- PB10
- PB11
- PC5
GPIO 位置如图 7 所示。当使用 PB10、PB11 和/或 PC5 时，必须将小封装（例如 3.3 或更小）中的 0201 pF 电容器放置在尽可能靠近输出引脚的位置。此外，将 GPIO 走线与接地层接壤。
图 7. 敏感 GPIO 位置
四层参考板设计
参考原理图如图8所示，相关的PCB布局如图9所示。当需要使用器件上的所有焊盘时，主板必须设计为四层。
图 8. X 版本的四层参考板原理图
图 9. X 版本的四层 PCB 布局
两层参考板设计
参考原理图如图 10 所示。版本 X 的两层参考板原理图及相关 PCB 布局如图 11 所示。版本 X 的两层 PCB 布局 通过使用第一个外部焊盘环，主板上安装了模块焊接可以设计为只有两层。
图 10. 版本 X 的两层参考板原理图
图 11. 版本 X 的两层 PCB 布局
电气特性
工作条件
表 3. STM32WB5MMG 工作条件
| 范围 | 最小。 | 类型。 | 最大限度。 | 单元 |
| 电压源 | 1.71 | 3.3 | 3.6 | V |
| 工作环境温度范围 | -40 | – | 85 | 摄氏度 |
| 存储温度范围 | -40 | – | 125 | 摄氏度 |
功耗
功耗与常规 STM32WB55 相同。如需了解完整详细信息，请参阅带有 FPU、Bluetooth® 32 和 4 无线电解决方案的基于 Arm® 的多协议无线 5.4 位 MCU Cortex®‑M802.15.4 (DS11929)。
射频特性
有关更多详细信息，请参阅带有 FPU、Bluetooth® 32 和 4 无线电解决方案的多协议无线 5.4 位 MCU Arm®-based Cortex®-M802.15.4 (DS11929)。
天线辐射方向图和效率
下图显示了天线场方向，其中 z 轴场从模块垂直上升。 图 12. 天线场方向
以下两图显示了从认证测量中获取的辐射方向图。
文件/资源
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STMicroElectronics STM32WB5MMG 蓝牙低功耗 5.4 和 802.15.4 模块 [pdf] 用户手册 STM32WB5MMG 低功耗蓝牙 5.4 和 802.15.4 模块，STM32WB5MMG，低功耗蓝牙 5.4 和 802.15.4 模块，低功耗 5.4 和 802.15.4 模块，低功耗 5.4 和 802.15.4 模块，802.15.4 模块，模块 |