h1_key

  作為無線MCU的代表產(chǎn)品，Wi-Fi MCU集成了2.4GHz無線射頻模塊，提供優(yōu)異的基帶和射頻性能，并兼具魯棒性和高傳輸速率，同時也沒有丟失MCU在集成方面的特色，在實際應用中具有高性能、高集成、安全靈活等諸多優(yōu)點。目前，全球各地區(qū)Wi-Fi基礎設施已經(jīng)相當完備，在傳統(tǒng)行業(yè)走向智能化、網(wǎng)聯(lián)化的過程中，Wi-Fi MCU有著巨大的應用前景。

  相較于傳統(tǒng)的Wi-Fi射頻芯片，Wi-Fi MCU提供了更完整的功能，適用于廣泛的消費和工業(yè)場景。產(chǎn)品形態(tài)從過往Wi-Fi芯片外掛MCU的方式，進化到在MCU中集成Wi-Fi射頻模塊。

  根據(jù)來自Global Market Insights的分析數(shù)據(jù)，2021年全球Wi-Fi芯片市場規(guī)模已超過200億美元。從2021年到2028年，預計年平均復合成長率(CAGR)為2.5%。其中亞太和北美地區(qū)的CAGR預計均能超過3%。隨著Wi-Fi MCU市場規(guī)模逐漸擴大，除了傳統(tǒng)無線芯片廠商，各大MCU廠商也開始進入這個市場，基于生態(tài)更為成熟的Arm內(nèi)核提供相關解決方案，極大地豐富了Wi-Fi MCU的產(chǎn)品陣容。

  全球Wi-Fi芯片市場規(guī)模

  (數(shù)據(jù)來源：Global Market Insights)

  為了應對MCU客戶的無線連接需求，業(yè)界領先的半導體器件供應商兆易創(chuàng)新GigaDevice將Wi-Fi射頻模塊集成到MCU，打造的GD32W515系列Wi-Fi微控制器已全面量產(chǎn)并用于無線連接應用中。

  領先、安全、豐富

  GD32W515系列產(chǎn)品采用功能強大的Arm® Cortex®-M33內(nèi)核，憑借出色的軟硬件兼容性，受益并延續(xù)了GD32 MCU家族的傳統(tǒng)優(yōu)勢，成為客戶開發(fā)無線連接產(chǎn)品的優(yōu)選。

  領先的射頻性能

  GD32W515系列Wi-Fi MCU片上集成單流2.4 GHz IEEE 802.11 b/g/n，包括MAC、Baseband以及RF模塊，為各種類型應用的無線系統(tǒng)提供高級別的集成度，并帶來優(yōu)異的射頻和基帶性能。

  GD32W515系列Wi-Fi MCU擁有118.6dBm的總鏈路預算，其中發(fā)射鏈路的最大功率達到21dBm，接收鏈路的靈敏度為-97.6dBm，極大地提升了應用方案的無線覆蓋能力。

  該系列MCU優(yōu)異的射頻性能表現(xiàn)還包括高傳輸速率，在屏蔽室內(nèi)測試時，傳輸速率可達80Mbps;在Iperf工具中測試時，最大網(wǎng)絡吞吐量可達50Mbps。

  和市場同類產(chǎn)品相比，GD32W515系列Wi-Fi MCU的無線通信具備更優(yōu)異的抗干擾能力，可以大幅提升接收信號的穩(wěn)定性。該系列MCU鄰道抑制(ACR)值高達48dB，在業(yè)界處于領先水平，能夠克服大量鄰信道干擾 (ACI) 問題和強信號干擾問題。

  同時GD32W515系列Wi-Fi MCU具有動態(tài)的速率調(diào)整(RA)機制，根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境的嘈雜程度，可以動態(tài)調(diào)整發(fā)射鏈路的傳輸速率，在連接穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸速率之間取得更佳平衡。結合優(yōu)異的抗干擾能力，能夠在無線網(wǎng)絡信道受到強干擾的情況下提供更穩(wěn)定的連接并保持數(shù)據(jù)通信。

  安全的執(zhí)行環(huán)境

  為了保障數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性，GD32W515系列Wi-Fi MCU內(nèi)置TrustZone架構，通過完全軟硬件隔離打造安全運行環(huán)境，讓安全固件、數(shù)據(jù)資產(chǎn)和用戶隱私免受應用程序和操作系統(tǒng)運行帶來的可能的攻擊風險。

  TrustZone是Arm公司推出的專門用于SoC及CPU的安全方案，是基于平臺安全架構 (PSA) 指南建立設備信任根的理想起點，讓安全理念貫穿整個產(chǎn)品使用流程：

  ? 在啟動環(huán)節(jié)，TrustZone支持產(chǎn)品在安全環(huán)境下實現(xiàn)安全啟動;

  ? 在運行環(huán)節(jié)，TrustZone架構將產(chǎn)品內(nèi)部劃分為安全環(huán)境和普通環(huán)境，運行在普通環(huán)境的程序和系統(tǒng)要訪問安全環(huán)境內(nèi)的資源，會有非常嚴格的限制;

  ? 在控制環(huán)節(jié)，TrustZone可通過系統(tǒng)總線控制產(chǎn)品的外設資源;

  ? 在軟件環(huán)節(jié)，TrustZone可以通過Monitor模式在安全環(huán)境和普通環(huán)境進行切換。

  使用 TrustZone 技術進行固件保護(圖源：Arm Limited)

  得益于TrustZone安全架構，GD32W515系列Wi-Fi MCU可以明顯提升終端設備的安全通信能力，并保護用戶隱私數(shù)據(jù)。同時，該系列MCU還支持Wi-Fi協(xié)議規(guī)定的全新安全特性，并取得Wi-Fi認證和RF FCC/CE合規(guī)認證，安全保護能力進一步提升。

  更能彰顯GD32W515系列Wi-Fi MCU安全可靠的是，該系列MCU取得了Arm平臺安全架構PSA Level 1和PSA Functional API認證。Arm公司于2017年正式推出PSA，并聯(lián)合多家獨立安全測試實驗室及咨詢機構推出PSA相關認證：

  ? 通過PSA Level 1認證可證明GD32W515系列Wi-Fi MCU是系統(tǒng)安全的穩(wěn)健選擇，可以將信任貫穿整個設備生命周期和應用生態(tài)，確保程序、系統(tǒng)和設備的安全模型，并符合通用行業(yè)的安全規(guī)范;

  ? 通過PSA Functional API認證可證明該系列MCU能夠為開發(fā)者提供標準、安全的API接口，使得開發(fā)者可以專注于功能開發(fā)，而無需為系統(tǒng)安全擔憂，縮短產(chǎn)品的上市周期。

  豐富的外設特性

  如同其它GD32 MCU產(chǎn)品家族的成員，GD32W515系列Wi-Fi MCU提供了豐富的片上資源和成熟的開發(fā)體驗。

  該系列MCU最高主頻為180MHz，片上Flash為2048KB，SRAM為448KB，并支持32MB的外置Flash。豐富的外設資源包括1個12位ADC、4個通用16位定時器、2個通用32位定時器、1個基本定時器、1個PWM高級定時器、數(shù)碼相機接口(DCI)、觸摸感應接口(TSI)、四線制SPI Flash接口(QSPI)、以及新增的高性能數(shù)字濾波器(HPDF)。

  該系列MCU提供的通信接口資源則包括2個SPI、1個SQPI、1個SDIO、2個I2C、3個USART、1個I2S、USB2.0 FS和Wi-Fi無線接口。

  為了方便開發(fā)者上手，兆易創(chuàng)新為該系列MCU提供完整的開發(fā)套件，包括數(shù)據(jù)手冊、固件庫、軟件包、開發(fā)環(huán)境、操作系統(tǒng)、參考設計和專用開發(fā)板。其中，軟件包中有專門用于Wi-Fi模塊的硬件驅(qū)動、軟件協(xié)議棧、云連接等功能;操作系統(tǒng)則包括FreeRTOS、μCOS、RT-Thread和AliOS Things等主流的嵌入式操作系統(tǒng)。

  靈活、相容、全面

  憑借出色的產(chǎn)品性能，用戶可以基于GD32W515系列Wi-Fi MCU打造具有優(yōu)異射頻性能、增強處理能力和高度集成的應用方案，賦能智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、消費類電子等各類應用。

  基于Wi-Fi MCU的智能家居類應用

  根據(jù)調(diào)研機構IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2024年全球智能家居設備出貨量將超過14億臺，2020年至2024年的年復合增長率達到13.15%。在智能家居設備的無線連接方面，Wi-Fi是首選，并得到了消費者的廣泛認可。

  全球智能家居設備出貨量(數(shù)據(jù)來源：IDC)

  GD32W515系列Wi-Fi MCU為智能家居領域提供增強的計算能力和豐富的集成資源，支持DSP指令擴展和單精度浮點運算(FPU)，可運行邊緣計算和TinyML等AI算法，用于多種智能家居控制系統(tǒng)，比如關鍵詞喚醒和本地語音識別等智能設置。這種不用上云的智能控制方案，讓該系列MCU在智慧家庭、酒店、地產(chǎn)前裝等領域應用廣泛。

  GD32W515-FOC智能風扇電機驅(qū)動方案

  兆易創(chuàng)新開發(fā)了GD32W515系列Wi-Fi MCU搭配GD30DR8413高性能電機驅(qū)動芯片的無線風扇電機控制解決方案。

  GD32W515整合了MCU主控和無線射頻功能，GD30DR8413則內(nèi)置三路半橋NMOS和預驅(qū)功能，是一套集成無刷電機、步進電機和 Wi-Fi 通信的三合一硬件方案，支持智能配網(wǎng)和 OTA 升級等功能。此外，通過UART接口連接到語音識別芯片，該方案還可升級為支持本地語音喚醒和識別功能，適用于家電、中控面板、網(wǎng)關等更豐富的應用場景。

  再以智能門鎖為例，該系列MCU可配合低功耗MCU打造完整的智能門鎖方案。其中，GD32W515系列Wi-Fi MCU用作智能門鎖前面板主控MCU，開發(fā)者可以通過SPI接口連接指紋sensor，最多可支持9個Touch Key;可通過DCI接口連接到攝像頭，充當24h門衛(wèi);通過I2S/DMIC接口支持音頻，用于未關門警告等功能。

  通過TrustZone硬件安全架構的加持，基于GD32W515系列Wi-Fi MCU打造的智能家居方案，能夠?qū)⒂脩綦[私信息放入安全區(qū)域進行隔離，杜絕不法分子通過程序或者系統(tǒng)等渠道進行盜取和篡改，給用戶真正的智能和安全。

  基于Wi-Fi MCU的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用

  在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)領域，GD32W515系列Wi-Fi MCU同樣是創(chuàng)新優(yōu)選。根據(jù)MarketsandMarkets的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模已經(jīng)達到767億美元，預計到2026年將超過1000億美元，并保持6.7%的復合年均增長率。憑借出色的射頻性能和高度集成的優(yōu)勢，該系列MCU能夠幫助開發(fā)者快速打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用，典型應用包括工業(yè)控制通訊模塊、能源管理和遠程診斷等。

  全球工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場分析(數(shù)據(jù)來源：MarketsandMarkets)

  在工業(yè)控制通訊模塊應用中，通過使用GD32W515系列Wi-Fi MCU，一方面外圍電路簡單，能夠加速方案的開發(fā)速度;另一方面輔助器件明顯減少可以有效降低成本。

  該系列MCU工作溫度范圍為–40至+85°C，憑借出色的射頻性能和卓越的抗干擾能力，可滿足復雜的工業(yè)場景使用，替代成本高且布局復雜的有線控制模塊。通過豐富的外設資源，開發(fā)者可使用GD32W515系列Wi-Fi MCU開發(fā)具有更多功能的控制模塊。增強的處理能力和加速器，配合人工智能算法，可以讓每一個控制模塊都是一個邊緣智能終端。

  GD32W515系列MCU集成的TrustZone硬件安全架構更具安全優(yōu)勢，硬件安全環(huán)境配合軟件層面實現(xiàn)的安全存儲、初始化認證以及安全日志等服務，能夠為核心控制算法、系統(tǒng)流程圖、運營數(shù)據(jù)信息和登錄權限等高密數(shù)據(jù)提供嚴格保護。通過外設接口連接的關鍵外圍設備同樣能受益于這種保護機制，讓整個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全運行。

  基于Wi-Fi MCU的消費類電子應用

  GD32W515系列Wi-Fi MCU在消費類電子中的應用，主要面向微型打印機、支付盒子、便攜式個人設備等，提供系統(tǒng)必要的控制功能以及出色的聯(lián)網(wǎng)能力，并幫助產(chǎn)品實現(xiàn)順應市場趨勢的智能化升級。

  近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)支付的全面普及，快遞、外賣、餐飲等行業(yè)也發(fā)生了質(zhì)的飛越，面單打印機和支付盒子等移動支付設備極大方便了商家收款體驗，受到眾多小微商戶的青睞。GD32W515系列Wi-Fi MCU在這些設備中提供主控MCU功能之余，藉由出色的射頻性能和抗干擾性，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎头€(wěn)定性，從而替代傳統(tǒng)的MCU+Wi-Fi雙芯片方案，為對功耗、體積和成本敏感的行業(yè)用戶帶來更優(yōu)選擇。

  而便攜式個人設備，特別是小型化電池供電設備在產(chǎn)品設計中對PCB尺寸和整機功耗有著嚴苛的要求。GD32W515系列可以提供QFN36和QFN56封裝選擇，藉由MCU+Wi-Fi單芯片、高能效的解決方案，特別適用于此類對PCB面積有限制的緊湊型應用場景。

  目前，兆易創(chuàng)新GD32W515系列MCU及配套的開發(fā)工具均已量產(chǎn)出貨。相關的技術資料可在GD32MCU.com網(wǎng)站自行下載，幫助廣大開發(fā)者快速上手，縮短產(chǎn)品設計周期。

  GD32W515系列Wi-Fi MCU憑借其增強的處理能力、先進的安全特性和豐富的外設特性，并集成了行業(yè)領先的基帶和射頻性能，為無線聯(lián)網(wǎng)設備的開發(fā)者帶來無限可能的SoC解決方案!