全面擁抱IoT時代，高性能Wi-Fi MCU選它一步到位

作為無線MCU的代表產品，Wi-Fi MCU集成了2.4GHz無線射頻模塊，提供優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、安全靈活等諸多優點。目前，全球各地區Wi-Fi基礎設施已經相當完備，在傳統行業走向智能化、網聯化的過程中，Wi-Fi MCU有著巨大的應用前景。

相較于傳統的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場景。產品形態從過往Wi-Fi芯片外掛MCU的方式，進化到在MCU中集成Wi-Fi射頻模塊。

根據來自Global Market Insights的分析數據，2021年全球Wi-Fi芯片市場規模已超過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的CAGR預計均能超過3%。隨著Wi-Fi MCU市場規模逐漸擴大，除了傳統無線芯片廠商，各大MCU廠商也開始進入這個市場，基于生態更為成熟的Arm內核提供相關解決方案，極大地豐富了Wi-Fi MCU的產品陣容。

全球Wi-Fi芯片市場規模（數據來源：Global Market Insights）

為了應對MCU客戶的無線連接需求，業界領先的半導體器件供應商兆易創新GigaDevice將Wi-Fi射頻模塊集成到MCU，正式推出了GD32W515系列Wi-Fi微控制器。

1、領先、安全、豐富

GD32W515系列產品采用功能強大的Arm? Cortex?-M33內核，憑借出色的軟硬件兼容性，受益并延續了GD32 MCU家族的傳統優勢，成為客戶開發無線連接產品的優選。

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提供高級別的集成度，并帶來優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優異的射頻性能表現還包括高傳輸速率，在屏蔽室內測試時，傳輸速率可達80Mbps；在Iperf工具中測試時，最大網絡吞吐量可達50Mbps。

和市場同類產品相比，GD32W515系列Wi-Fi MCU的無線通信具備更優異的抗干擾能力，可以大幅提升接收信號的穩定性。該系列MCU鄰道抑制(ACR)值高達48dB，在業界處于領先水平，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具有動態的速率調整（RA）機制，根據網絡環境的嘈雜程度，可以動態調整發射鏈路的傳輸速率，在連接穩定性和數據傳輸速率之間取得更佳平衡。結合優異的抗干擾能力，能夠在無線網絡信道受到強干擾的情況下提供更穩定的連接并保持數據通信。

安全的執行環境

為了保障數據傳輸和存儲的安全性，GD32W515系列Wi-Fi MCU內置TrustZone架構，通過完全軟硬件隔離打造安全運行環境，讓安全固件、數據資產和用戶隱私免受應用程序和操作系統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品使用流程：

? 在啟動環節，TrustZone支持產品在安全環境下實現安全啟動；

? 在運行環節，TrustZone架構將產品內部劃分為安全環境和普通環境，運行在普通環境的程序和系統要訪問安全環境內的資源，會有非常嚴格的限制；

? 在控制環節，TrustZone可通過系統總線控制產品的外設資源；

? 在軟件環節，TrustZone可以通過Monitor模式在安全環境和普通環境進行切換。

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，并保護用戶隱私數據。同時，該系列MCU還支持Wi-Fi協議規定的全新安全特性，并取得Wi-Fi認證和RF FCC/CE合規認證，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是系統安全的穩健選擇，可以將信任貫穿整個設備生命周期和應用生態，確保程序、系統和設備的安全模型，并符合通用行業的安全規范；

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

豐富的外設特性

如同其它GD32 MCU產品家族的成員，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。

為了方便開發者上手，兆易創新為該系列MCU提供完整的開發套件，包括數據手冊、固件庫、軟件包、開發環境、操作系統、參考設計和專用開發板。其中，軟件包中有專門用于Wi-Fi模塊的硬件驅動、軟件協議棧、云連接等功能；操作系統則包括FreeRTOS、μCOS、RT-Thread和AliOS Things等主流的嵌入式操作系統。

2、靈活、相容、全面

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

基于Wi-Fi MCU的智能家居類應用

根據調研機構IDC的統計數據，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（數據來源：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，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、地產前裝等領域應用廣泛。

GD32W515-FOC智能風扇電機驅動方案

兆易創新開發了GD32W515系列Wi-Fi MCU搭配GD30DR8413高性能電機驅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則內置三路半橋NMOS和預驅功能，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；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，能夠將用戶隱私信息放入安全區域進行隔離，杜絕不法分子通過程序或者系統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的工業物聯網應用

在工業物聯網（IIoT）領域，GD32W515系列Wi-Fi MCU同樣是創新優選。根據MarketsandMarkets的統計數據，2021年全球工業互聯網規模已經達到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勢，該系列MCU能夠幫助開發者快速打造工業物聯網應用，典型應用包括工業控制通訊模塊、能源管理和遠程診斷等。

全球工業物聯網市場分析（數據來源：MarketsandMarkets）

在工業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，開發者可使用GD32W515系列Wi-Fi MCU開發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勢，硬件安全環境配合軟件層面實現的安全存儲、初始化認證以及安全日志等服務，能夠為核心控制算法、系統流程圖、運營數據信息和登錄權限等高密數據提供嚴格保護。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，讓整個工業物聯網系統安全運行。

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，提供系統必要的控制功能以及出色的聯網能力，并幫助產品實現順應市場趨勢的智能化升級。

近年來，伴隨著互聯網支付的全面普及，快遞、外賣、餐飲等行業也發生了質的飛越，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，確保數據傳輸的效率和穩定性，從而替代傳統的MCU+Wi-Fi雙芯片方案，為對功耗、體積和成本敏感的行業用戶帶來更優選擇。

而便攜式個人設備，特別是小型化電池供電設備在產品設計中對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，兆易創新GD32W515系列MCU及配套的開發工具均已量產出貨。相關的技術資料可在GD32MCU.com網站自行下載，幫助廣大開發者快速上手，縮短產品設計周期。

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，并集成了行業領先的基帶和射頻性能，為無線聯網設備的開發者帶來無限可能的SoC解決方案！

來源：GD32MCU（作者：吳子鵬）
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審核編輯 黃宇