本刊記者 薛士然

ST針對物聯(lián)網(wǎng)應用推出STM32L4

本刊記者 薛士然

在物聯(lián)網(wǎng)時代，推動其快速發(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用，能夠決定物聯(lián)網(wǎng)中每一個“物”的用戶體驗的，是里面的核心處理單元——MCU。應用于物聯(lián)網(wǎng)的MCU，必須要將“高性能”和“低功耗”這一對存在矛盾關系的特性融為一體。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用呈現(xiàn)出對MCU井噴式的需求，“高性能”和“低功耗”越發(fā)需要由對立變?yōu)榻y(tǒng)一。

針對物聯(lián)網(wǎng)應用，意法半導體STM32系列MCU要向平臺化和模塊化方向發(fā)展，未來要將相關軟件和IP移植到STM32平臺中。近日，意法半導體STM32低功耗產品再添一個新系列——STM32L4，這是一款采用ARM Cortex-M4內核的產品，在80MHz頻率下能夠實現(xiàn)100DMIPS，測試分數(shù)達到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體在此系列上所做的諸多優(yōu)化措施。

ART Accelerator加速技術保證高性能

STM32L4中應用了ART Accelerator（自適應實時加速器）技術，使得程序零等待執(zhí)行，進而提升了程序執(zhí)行的效率，能夠將Cortex-M4的性能發(fā)揮到極致，當CPU工作于所有允許的頻率時，在閃存中運行的程序可以實現(xiàn)相當于零等待周期的性能。這也是STM32L4能夠取得100 DMIPS@80MHz成績的關鍵。

ART Accelerator技術并不是首次應用，意法半導體的高性能產品系列STM32F4和STM32F7已經(jīng)采用過這項技術，此次在低功耗系列STM32L4中使用，也是為了在低功耗的基礎上實現(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個子模式選項的電源管理模式，其中在VBat模式下，當32個32位備份寄存器運行時，功耗僅為4nA；在關斷模式下，當I/O喚醒時，最低功耗僅為30nA；在待機模式下保留32KB SRAM內容時，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。任何外設均可以喚醒微控制器，比如通信接口、模擬電路、定時器等。內置32kHz USB晶振，客戶無需再為USB外接一個專用晶振，在啟動時使用內部晶振，從停止模式加速到48MHz只需要5μs。當超過48MHz時，就要使用鎖相環(huán)，其喚醒時間僅僅為15μs。

除了電源管理模式的改進之外，客戶還可以根據(jù)項目的不同處理需求進行動態(tài)電壓的調整，稱得上是一種定制的低功耗模式。而且STM32L4內置FlexPowerControl的智能架構，當微控制器處于低功耗模式時，只保留I/O電平，使SRAM保持待機狀態(tài)，管理特定外設與I/O端口的獨立電源，有助于實現(xiàn)節(jié)能設計。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高效交換數(shù)據(jù)。

數(shù)字和模擬智能外設滿足不同應用需求

STM32L4的數(shù)字外設包括一個帶有專用電源的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Sigma-Delta調制器數(shù)字濾波器，可對信號進行濾波處理，使信號更干凈，用于連接外部Sigma-Delta調制器或脈寬密度調制麥克風；一個四線SPI接口，可用于傳輸數(shù)據(jù)和執(zhí)行代碼；一個外設時鐘，其獨立于系統(tǒng)主時鐘，這樣可以降低功耗，使配置更靈活；此外，還有一個智能卡單線協(xié)議接口。

模擬外設包括3個12位/5Msps的ADC，內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，且支持自適應功耗技術。當微控制器進入深度睡眠的節(jié)能模式，總體電流降至數(shù)百μA時，兩個具有采樣和保持功能的12位DAC仍能照常工作。其他模擬外設包括兩個功耗僅為300nA的超低功耗電壓比較器和兩個運算放大器，運算放大器具有內外部反饋路由（feedback routing）和可編程增益放大器（PGA）功能。

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

STM32L4定位物聯(lián)網(wǎng)應用

意法半導體將其STM32系列產品分為三種類型：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，可見意法半導體對于STM32L4的定位是物聯(lián)網(wǎng)應用。