代码收藏家技术教程 2025-02-17

STMicroelectronics 系列：STM32WLE 系列_（1）.STM32WLE系列概述

STM32WLE系列概述

1. 引言

STM32WLE系列是STMicroelectronics推出的一款集成了低功耗无线通信功能的微控制器。该系列基于ARM Cortex-M4内核，集成了Sub-GHz无线电收发器，支持多种无线通信协议，如LoRa、FSK、GFSK等。STM32WLE系列旨在为物联网（IoT）应用提供高性能、低功耗的解决方案，适用于远程传感器、智能家居、工业自动化等领域。

2. 主要特性

2.1 ARM Cortex-M4内核

STM32WLE系列微控制器采用了ARM Cortex-M4内核，具备高性能和低功耗的特点。Cortex-M4内核支持浮点运算和数字信号处理（DSP）功能，适用于复杂算法和实时处理任务。以下是Cortex-M4内核的一些主要特性：

高性能：最高主频可达48 MHz。

低功耗：多种低功耗模式，包括睡眠模式、停止模式和待机模式。

浮点运算：配备了单精度浮点运算单元（FPU）。

DSP功能：支持SIMD（单指令多数据）操作，加速信号处理算法。

2.2 低功耗无线通信

STM32WLE系列内置了Sub-GHz无线电收发器，支持多种无线通信协议。以下是主要的无线通信特性：

LoRa：支持LoRa调制技术，适用于长距离、低功耗的无线通信。

FSK/GFSK：支持频率移键（FSK）和高斯频率移键（GFSK）调制，适用于短距离、高可靠性的无线通信。

工作频率：支持169 MHz、433 MHz、868 MHz和915 MHz等多种Sub-GHz频段。

传输速率：最高可达100 kbps。

2.3 低功耗设计

STM32WLE系列在功耗管理方面进行了优化，适合长时间运行的无线传感器节点。以下是主要的低功耗设计特性：

多种低功耗模式：包括睡眠模式、停止模式和待机模式。

低功耗外设：如低功耗定时器、低功耗RTC等。

低功耗无线电收发器：在接收和发送模式下功耗均较低。

能量管理：支持能量采集和电池管理功能。

2.4 外设接口

STM32WLE系列提供了丰富的外设接口，方便与其他设备和传感器进行通信。以下是主要的外设接口特性：

GPIO：通用输入输出端口，支持多种功能配置。

ADC：模数转换器，支持12位精度。

DAC：数模转换器，支持12位精度。

USART：通用异步收发传输器，支持多种通信协议。

SPI：串行外设接口，支持主从模式。

I2C：内部集成电路总线，支持标准和快速模式。

USB：支持USB 2.0全速通信。

外部存储器接口：支持SPI和I2C接口的外部存储器。

2.5 安全特性

STM32WLE系列在安全方面也进行了加强，确保数据传输的安全性和可靠性。以下是主要的安全特性：

加密算法：支持AES-128/192/256加密算法。

真随机数生成器：提供硬件真随机数生成器，增强安全性。

安全启动：支持安全启动和安全固件更新。

访问保护：内置存储器和外设的访问保护机制。

2.6 开发工具

为了方便开发人员快速上手，STMicroelectronics为STM32WLE系列提供了丰富的开发工具和资源。

STM32CubeMX：图形化配置工具，用于初始化外设和生成初始化代码。

STM32CubeIDE：集成开发环境，支持代码编写、调试和烧录。

ST-Link调试器：用于调试和烧录固件。

开发板：提供多种开发板，如STM32WLE5CC Nucleo开发板，方便开发者进行原型设计和测试。

3. 应用场景

3.1 远程传感器

STM32WLE系列的低功耗特性和长距离无线通信能力，使其非常适合用于远程传感器节点。例如，在农业监测系统中，可以使用STM32WLE系列的LoRa功能，实现远距离的数据传输。

3.2 智能家居

在智能家居应用中，STM32WLE系列可以用于控制和监测家庭中的各种设备。通过LoRa或FSK通信协议，实现设备之间的低功耗、高可靠性通信。

3.3 工业自动化

STM32WLE系列的高性能和低功耗设计，使其在工业自动化领域也有广泛的应用。例如，可以用于监测和控制生产线上的各种传感器和执行器，通过无线通信实现数据的实时传输。

4. 入门指南

4.1 硬件准备

在开始开发STM32WLE系列项目之前，需要准备以下硬件：

开发板：例如STM32WLE5CC Nucleo开发板。

调试器：例如ST-Link调试器。

传感器和外设：根据项目需求选择合适的传感器和外设。

4.2 软件准备

STM32CubeMX：用于初始化硬件配置。

STM32CubeIDE：用于编写和调试代码。

固件库：STMicroelectronics提供的固件库，包含丰富的外设驱动和示例代码。

4.3 硬件配置

使用STM32CubeMX进行硬件配置，步骤如下：

创建新项目：打开STM32CubeMX，选择“New Project”。
选择设备：在设备选择对话框中，选择STM32WLE5CC。
配置外设：根据项目需求配置外设，如GPIO、ADC、USART等。
生成代码：配置完成后，生成初始化代码并导入STM32CubeIDE。

4.4 编写代码

以下是一个简单的示例，展示如何使用STM32WLE5CC通过USART发送和接收数据。

4.4.1 USART发送数据


// USART发送数据示例

#include "stm32wlexx_hal.h"



UART_HandleTypeDef huart1;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();

    MX_USART1_UART_Init();



    while (1)

    {

        // 发送字符串 "Hello, STM32WLE5CC!"

        char *msg = "Hello, STM32WLE5CC!\n";

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)msg, strlen(msg), HAL_MAX_DELAY);

        HAL_Delay(1000);

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX和RX引脚

}



static void MX_USART1_UART_Init(void)

{

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowControl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)

    {

        // 初始化失败处理

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

4.4.2 USART接收数据


// USART接收数据示例

#include "stm32wlexx_hal.h"



UART_HandleTypeDef huart1;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_USART1_UART_Init(void);



void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)

{

    // 接收完成回调函数

    if (huart->Instance == USART1)

    {

        char receivedData[100];

        uint16_t size = huart->RxXferSize;

        HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t *)receivedData, size, HAL_MAX_DELAY);

        // 处理接收到的数据

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Received: ", 10, HAL_MAX_DELAY);

        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)receivedData, size, HAL_MAX_DELAY);

    }

}



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();

    MX_USART1_UART_Init();



    char rxData[100];

    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)rxData, 100);



    while (1)

    {

        // 主循环

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX和RX引脚

}



static void MX_USART1_UART_Init(void)

{

    huart1.Instance = USART1;

    huart1.Init.BaudRate = 115200;

    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

    huart1.Init.HwFlowControl = UART_HWCONTROL_NONE;

    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)

    {

        // 初始化失败处理

        Error_Handler();

    }

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

4.5 无线通信示例

以下是一个使用LoRa通信的简单示例，展示如何通过STM32WLE5CC发送和接收LoRa数据。

4.5.1 发送LoRa数据


// LoRa发送数据示例

#include "stm32wlexx_hal.h"

#include "sx1262.h" // LoRa无线电库



SX1262_HandleTypeDef sx1262;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_SPI2_Init(void);

static void MX_RX_GPIO_Init(void);

static void MX_TX_GPIO_Init(void);



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();

    MX_SPI2_Init();



    // 初始化LoRa无线电

    sx1262.Init(115200, 868.0, 10, 7, 5, 1, 0, 0, 0, 0, 0);



    while (1)

    {

        // 发送LoRa数据

        char *msg = "Hello, LoRa!";

        sx1262.Send((uint8_t *)msg, strlen(msg));



        // 等待10秒

        HAL_Delay(10000);

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置LoRa无线电的CS、RST、BUSY引脚

}



static void MX_SPI2_Init(void)

{

    hspi2.Instance = SPI2;

    hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

    hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

    hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

    hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

    hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

    hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

    hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;

    hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

    hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

    hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

    hspi2.Init.CRCPolynomial = 10;

    if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)

    {

        // 初始化失败处理

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_RX_GPIO_Init(void)

{

    // RX GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的RX引脚

}



static void MX_TX_GPIO_Init(void)

{

    // TX GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX引脚

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

4.5.2 接收LoRa数据


// LoRa接收数据示例

#include "stm32wlexx_hal.h"

#include "sx1262.h" // LoRa无线电库



SX1262_HandleTypeDef sx1262;



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_SPI2_Init(void);

static void MX_RX_GPIO_Init(void);

static void MX_TX_GPIO_Init(void);



void SX1262_RxCallback(uint8_t *buffer, uint16_t size)

{

    // 接收完成回调函数

    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Received: ", 10, HAL_MAX_DELAY);

    HAL_UART_Transmit(&huart1, buffer, size, HAL_MAX_DELAY);

}



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();

    MX_SPI2_Init();



    // 初始化LoRa无线电

    sx1262.Init(115200, 868.0, 10, 7, 5, 1, 0, 0, 0, 0, 0);



    // 开始接收LoRa数据

    sx1262.Receive(SX1262_RxCallback);



    while (1)

    {

        // 主循环

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置LoRa无线电的CS、RST、BUSY引脚

}



static void MX_SPI2_Init(void)

{

    hspi2.Instance = SPI2;

    hspi2.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

    hspi2.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

    hspi2.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

    hspi2.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

    hspi2.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

    hspi2.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

    hspi2.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;

    hspi2.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

    hspi2.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

    hspi2.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE;

    hspi2.Init.CRCPolynomial = 10;

    if (HAL_SPI_Init(&hspi2) != HAL_OK)

    {

        // 初始化失败处理

        Error_Handler();

    }

}



static void MX_RX_GPIO_Init(void)

{

    // RX GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的RX引脚

}



static void MX_TX_GPIO_Init(void)

{

    // TX GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX引脚

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

4.6 能量管理

STM32WLE系列支持多种低功耗模式，可以通过以下代码示例展示如何进入睡眠模式和停止模式。

4.6.1 进入睡眠模式


// 进入睡眠模式示例

#include "stm32wlexx_hal.h"



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();



    while (1)

    {

        // 执行任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入睡眠模式

        HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX和RX引脚

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

4.6.2 进入停止模式


// 进入停止模式示例

#include "stm32wlexx_hal.h"



void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);



int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();

    MX_GPIO_Init();



    while (1)

    {

        // 执行任务

        HAL_Delay(1000);



        // 进入停止模式

        HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON, PWR_STOPENTRY_WFI);

    }

}



void SystemClock_Config(void)

{

    // 系统时钟配置

    // 例如，配置HSE时钟

}



static void MX_GPIO_Init(void)

{

    // GPIO初始化

    // 例如，配置USART1的TX和RX引脚

}



void Error_Handler(void)

{

    // 错误处理函数

    while (1)

    {

    }

}

``

作者：kkchenkx

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