ST針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出STM32L4

本刊記者 薛士然

ST針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推出STM32L4

本刊記者 薛士然

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，推動(dòng)其快速發(fā)展的因素有很多，比如“互聯(lián)網(wǎng)+”概念、智能硬件的多樣發(fā)展、開發(fā)工具的層出不窮……但是拋開這些外圍的概念和應(yīng)用，能夠決定物聯(lián)網(wǎng)中每一個(gè)“物”的用戶體驗(yàn)的，是里面的核心處理單元——MCU。應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的MCU，必須要將“高性能”和“低功耗”這一對(duì)存在矛盾關(guān)系的特性融為一體。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用呈現(xiàn)出對(duì)MCU井噴式的需求，“高性能”和“低功耗”越發(fā)需要由對(duì)立變?yōu)榻y(tǒng)一。

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，意法半導(dǎo)體STM32系列MCU要向平臺(tái)化和模塊化方向發(fā)展，未來要將相關(guān)軟件和IP移植到STM32平臺(tái)中。近日，意法半導(dǎo)體STM32低功耗產(chǎn)品再添一個(gè)新系列——STM32L4，這是一款采用ARM Cortex-M4內(nèi)核的產(chǎn)品，在80MHz頻率下能夠?qū)崿F(xiàn)100DMIPS，測試分?jǐn)?shù)達(dá)到273CoreMark，相比于同為低功耗系列的STM32L1 的93CoreMark，STM32L4能夠取得273CoreMark，也是得益于意法半導(dǎo)體在此系列上所做的諸多優(yōu)化措施。

ART Accelerator加速技術(shù)保證高性能

STM32L4中應(yīng)用了ART Accelerator（自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速器）技術(shù)，使得程序零等待執(zhí)行，進(jìn)而提升了程序執(zhí)行的效率，能夠?qū)ortex-M4的性能發(fā)揮到極致，當(dāng)CPU工作于所有允許的頻率時(shí)，在閃存中運(yùn)行的程序可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于零等待周期的性能。這也是STM32L4能夠取得100 DMIPS@80MHz成績的關(guān)鍵。

ART Accelerator技術(shù)并不是首次應(yīng)用，意法半導(dǎo)體的高性能產(chǎn)品系列STM32F4和STM32F7已經(jīng)采用過這項(xiàng)技術(shù)，此次在低功耗系列STM32L4中使用，也是為了在低功耗的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高的性能。

靈活的功耗模式提供續(xù)航保證

STM32L4具備有7個(gè)子模式選項(xiàng)的電源管理模式，其中在VBat模式下，當(dāng)32個(gè)32位備份寄存器運(yùn)行時(shí)，功耗僅為4nA；在關(guān)斷模式下，當(dāng)I/O喚醒時(shí)，最低功耗僅為30nA；在待機(jī)模式下保留32KB SRAM內(nèi)容時(shí)，功耗可以低至360nA，相較于以前解決方案的1μA，功耗有了顯著的降低。任何外設(shè)均可以喚醒微控制器，比如通信接口、模擬電路、定時(shí)器等。內(nèi)置32kHz USB晶振，客戶無需再為USB外接一個(gè)專用晶振，在啟動(dòng)時(shí)使用內(nèi)部晶振，從停止模式加速到48MHz只需要5μs。當(dāng)超過48MHz時(shí)，就要使用鎖相環(huán)，其喚醒時(shí)間僅僅為15μs。

除了電源管理模式的改進(jìn)之外，客戶還可以根據(jù)項(xiàng)目的不同處理需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓的調(diào)整，稱得上是一種定制的低功耗模式。而且STM32L4內(nèi)置FlexPowerControl的智能架構(gòu)，當(dāng)微控制器處于低功耗模式時(shí)，只保留I/O電平，使SRAM保持待機(jī)狀態(tài)，管理特定外設(shè)與I/O端口的獨(dú)立電源，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。采用批量采集模式使處理器在低功耗模式下仍可與通信外設(shè)高效交換數(shù)據(jù)。

數(shù)字和模擬智能外設(shè)滿足不同應(yīng)用需求

STM32L4的數(shù)字外設(shè)包括一個(gè)帶有專用電源的USB全速控制器，即使系統(tǒng)電源只有1.8V，客戶仍可通過USB保持通信；一個(gè)Sigma-Delta調(diào)制器數(shù)字濾波器，可對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，使信號(hào)更干凈，用于連接外部Sigma-Delta調(diào)制器或脈寬密度調(diào)制麥克風(fēng)；一個(gè)四線SPI接口，可用于傳輸數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼；一個(gè)外設(shè)時(shí)鐘，其獨(dú)立于系統(tǒng)主時(shí)鐘，這樣可以降低功耗，使配置更靈活；此外，還有一個(gè)智能卡單線協(xié)議接口。

模擬外設(shè)包括3個(gè)12位/5Msps的ADC，內(nèi)部智能操作功能可支持兩種不同的采樣速率：低速采樣功耗僅為數(shù)十μA，能夠限制最大電流；高速采樣可使處理器快速返回超低功耗模式。這些ADC提供最高16位的分辨率和硬件過采樣功能，且支持自適應(yīng)功耗技術(shù)。當(dāng)微控制器進(jìn)入深度睡眠的節(jié)能模式，總體電流降至數(shù)百μA時(shí)，兩個(gè)具有采樣和保持功能的12位DAC仍能照常工作。其他模擬外設(shè)包括兩個(gè)功耗僅為300nA的超低功耗電壓比較器和兩個(gè)運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器具有內(nèi)外部反饋路由（feedback routing）和可編程增益放大器（PGA）功能。

客戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求，選擇合適的模擬和數(shù)字外設(shè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。STM32L4的封裝尺寸為4.4mm ×3.8mm，而且該系列產(chǎn)品與STM32家族的所有產(chǎn)品引腳全部兼容，為工程師開發(fā)工業(yè)表計(jì)和可穿戴產(chǎn)品提供了極大的便利。

STM32L4定位物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

意法半導(dǎo)體將其STM32系列產(chǎn)品分為三種類型：高性能的STM32F2/F4/F7系列、通用型的STM32F0/F1/ F3系列和超低功耗的STML0/L1/L4系列。雖然STM32L4定位在低功耗類型中，但是并非是犧牲性能的低功耗，其CoreMark得分比STM32F3還要高，可見意法半導(dǎo)體對(duì)于STM32L4的定位是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。