STM32低功耗處理器的創(chuàng)新之路

健身裝備、計量儀表、工業(yè)傳感、便攜醫(yī)療、移動支付……隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI的全面落地，新的應(yīng)用不斷破圈，越來越嚴(yán)苛的應(yīng)用對MCU產(chǎn)品的性能要求也越來越高：更強獨立性、更多集成性，更高安全性，以及更低功耗。

STM32低功耗處理器的創(chuàng)新之路

業(yè)界領(lǐng)先的STM32 MCU基于高效節(jié)能的ArmCortex-M處理器，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于家電、工業(yè)控制、計算機外設(shè)、通信設(shè)備、智慧城市及基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)十億設(shè)備中。

自2009年ST推出全球首顆基于Cortex-M內(nèi)核的低功耗微處理器STM32L1以來，STM32低功耗處理器的領(lǐng)先創(chuàng)新從未止步：

2009

STM32L1全球首顆基于Cortex-M內(nèi)核的低功耗微處理器

2014

STM32L0入門級低功耗微處理器，完美平衡低功耗低成本需求

2015

STM32L4微處理器Cortex-M4系列低功耗性能領(lǐng)先 （#1 ULP 447 ULPBench）

2017

STM32L4+創(chuàng)新平衡低功耗處理器的高性能要求

2019

STM32L5首顆使用Cortex-M33內(nèi)核， 完美增強低功耗處理器安全特性

2020

STM32L銷售20億顆低功耗STM32微處理器，服務(wù)全球低功耗應(yīng)用市場

自推出STM32L1以來，因為看到了對更小電池和更長電池壽命的需求的增長，ST一直在超低功耗領(lǐng)域投入很多精力并投入了大量資金。那時行業(yè)里大部分都在使用8位或16位，使用Cortex-M的32位內(nèi)核可以帶來市場所期望的超低功耗微控制器。而且客戶已經(jīng)對這種創(chuàng)新產(chǎn)生了極大的興趣。

STM32L0具有高性價比和超低功耗的特性，非常適合諸如火警之類的許多應(yīng)用。

STM32L4是突破性的產(chǎn)品，它具有同類最佳的低功耗，80 MHz CM4的性能以及高集成度。

STM32L4+ 的出臺進一步擴展了該平臺，它帶來了更高的性能以及增強的圖形功能。

2019年，ST推出了具有更高安全性的STM32L5。

STM32的超低功耗型是非常龐大的產(chǎn)品系列，因引腳對引腳兼容且易于遷移，在市場上非常成功，已成為IoT、工業(yè)傳感器、可穿戴設(shè)備或家庭自動化等超過20億個應(yīng)用程序的核心。

而現(xiàn)在，超低功耗微控制器技術(shù)的下一項創(chuàng)新就來自可改變游戲規(guī)則的STM32 U5。將名稱從“ L”更改為“ U”（u為Ultra），就是想強調(diào)比低功耗更低的功耗到底有多低。

STM32U5系列創(chuàng)新性

STM32U5是首顆基于40nm工藝的低功耗STM32產(chǎn)品系列，集高效的Arm Cortex-M33內(nèi)核和ST專有創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)及片上IP模塊于一身，在提升性能的同時降低功耗。新產(chǎn)品線還增加了適合新應(yīng)用的前沿技術(shù)，例如基于硬件防護的高級安全特性，以滿足PSA和SESIP（物聯(lián)網(wǎng)平臺安全評估標(biāo)準(zhǔn)）3級保證等級要求為目標(biāo)，助力進一步提升設(shè)備安全性；同時也搭載了圖形加速器，可以實現(xiàn)豐富的圖形界面，提升用戶體驗。

STM32 U5超低功耗微處理器中無與倫比的性能：

Cortex-M33 內(nèi)核運行支持160 MHz，240 DMIPS / 651 Coremark

支持硬件數(shù)學(xué)加速器： FMAC 和 Cordic

應(yīng)用Cache 加速內(nèi)外部存儲訪問速度，提高系統(tǒng)性能 （ART Accelerator）

讓超低功耗沒有下限

STM32 U5引入了一個創(chuàng)新的自控模式，可以讓直接存儲訪問（DMA）控制器和外圍設(shè)備在大多數(shù)設(shè)備休眠時保持正常工作，以節(jié)省電能。精細的操作模式控制可以關(guān)閉MCU的部分內(nèi)存，避免給閑置單元供電。此外，STM32U5 MCU采用40nm制造技術(shù)，這是適用于MCU的最先進的制程節(jié)點，可節(jié)省動態(tài)工作模式和節(jié)能模式的功耗。

新產(chǎn)品還傳承了上一代超低功耗MCU STM32L0、STM32L4和STM32L5的成功產(chǎn)品特性，包括根據(jù)工作負荷優(yōu)化能耗的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)和高效讀取閃存的ST ART Accelerator訪存加速技術(shù)，現(xiàn)在，除內(nèi)部存儲外， ST ARTAccelerator的最新功能還允許讀取MCU外部存儲器。

通過集成先進的可以并行連接，并可以即時選擇的DC/DC轉(zhuǎn)換器及低壓降（LDO）穩(wěn)壓器，STM32U5將動態(tài)功耗降低到19μA/MHz以下。

創(chuàng)新LPBAM低功耗自主工作模式，極大降低系統(tǒng)平均功耗。LPBAM是一種對系統(tǒng)進行編程和構(gòu)建固件的全新方法。為了達到最佳功耗，可以在不同的低功耗和活動模式之間切換以實現(xiàn)功能。LBPBAM允許U5外設(shè)在停止模式下正常運行，并且無需運行任何軟件。

LPBAM模式可以在不喚醒內(nèi)核Cortex-M33的調(diào)節(jié)下，采集外設(shè)數(shù)據(jù)，極大降低系統(tǒng)平均功耗。

STM32U5產(chǎn)品具有更靈活的功耗模式，延長電池使用時間，增強用戶體驗。

STM32U5產(chǎn)品系列提供多種低功耗模式選擇，并支持快速喚醒，其低功耗效率獲得第三方平臺ULPBench認證：

深度休眠模式下系統(tǒng)能耗特性評估

深度休眠模式下通用外設(shè)能耗影響評估

使用 CoreMark 評估系統(tǒng)運行功耗

產(chǎn)品加解密性能功耗評估

高集成度，升級各類外設(shè)

STM32U5具有更高的集成度，將各類數(shù)字模擬外設(shè)、先進的硬件加速器、更大的存儲單元全部集成。 除了節(jié)省功耗外，設(shè)計人員還可以利用新功能來滿足應(yīng)用的嚴(yán)格要求，例如，更高的閃存密度、高達2MB的片上存儲容量，片外存儲器快速接口可以使系統(tǒng)進一步擴容。最高0.5MB的片上閃存將耐擦寫能力提高到100，000次讀/寫，為用戶數(shù)據(jù)保存提高可靠保證。

針對下一代感測和跟蹤應(yīng)用，STM32U5還提供了先進的高速14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。 多功能數(shù)字濾波器（MDF）和音頻數(shù)字濾波器（ADF）取代了ST久經(jīng)考驗的Sigma-Delta調(diào)制數(shù)字濾波器（DFSDM）?，F(xiàn)在，通過提高聲音活動檢測性能，這些功能讓用戶能夠?qū)I集成到基于低成本、低功耗微控制器的應(yīng)用場景。此外，通過在產(chǎn)品RAM存儲器內(nèi)嵌入糾錯碼（ECC）存儲器，STM32U5 MCU還可以滿足功能安全關(guān)鍵應(yīng)用的要求。 增強網(wǎng)絡(luò)安全性

主打網(wǎng)絡(luò)安全的STM32L5系列搭載支持Arm TrustZone技術(shù)的Cortex-M33處理器內(nèi)核，集成ST獨有的安全功能，在此基礎(chǔ)上，STM32U5系列引入了最新的創(chuàng)新安全技術(shù)：

加密引擎（AES）和公鑰算法加速器（PKA）硬件單元具有抵御差分功率分析（DPA）測信道攻擊的能力

使用硬件唯一密鑰（HUK）保護數(shù)據(jù)存儲安全

主動防篡改檢測

內(nèi)部監(jiān)控技術(shù)可以在發(fā)生干擾攻擊時刪除機密數(shù)據(jù)，有助于滿足PCI安全標(biāo)準(zhǔn)委員會（PCI SSC）對銷售終端設(shè)備（POS）的安全要求。

更多安全功能支持保護客戶的知識產(chǎn)權(quán)：隔離，加解密，安全認證，全生命周期，存儲保護，主動防攻擊系統(tǒng)，信任根。

新生態(tài)系統(tǒng)資源

STM32U5具有完整生態(tài)，支持第三方開發(fā)套件。STM32U5 第三方套件支持 IoT 和云鏈接解決方案。 Microvisor簡化了嵌入式工程師開發(fā)IOT設(shè)備的工作，方便鏈接，支持安全啟動，在線升級，以及遠程調(diào)試等特性。 B-U585I-IOT02A開發(fā)套件被微軟選為參考板，支持微軟Azure設(shè)備認證。B-U585I-IOT02A套件將讓開發(fā)者能夠開發(fā)各種應(yīng)用，充分利用低功耗通信、多路傳感器和直接上云功能。電路板上集成Wi-Fi和藍牙模塊、麥克風(fēng)、溫濕傳感器、磁力計、加速度計和陀螺儀、壓力傳感器、飛行時間傳感器和手勢檢測傳感器。

STM32Cube軟件套件將集成AzureRTOS實時操作系統(tǒng)，能夠通過STM32CubeMX 和 STM32CubeIDE 工具進行配置，并包含更多應(yīng)用代碼示例，為 STM32Cube 帶來更多重要優(yōu)勢，例如，優(yōu)異性能和行業(yè)認證。 STM32U5固件開發(fā)包中間件支持質(zhì)量可靠的Express Logic X-WARE。AzureRTOS（以前是Express Logic的X-WARE）是經(jīng)過市場驗證和認可的專業(yè)中間件套件，具有最高質(zhì)量保證，例如IEC61508 SIL4和IEC 62304。ST保留和改進現(xiàn)有的HAL和LL層，將STM32Cube產(chǎn)品添加到AzureRTOS，可以使客戶輕松訪問市場上最好的中間件解決方案。 STM32U5安全啟動包支持TF-M，參考代碼框架實現(xiàn)支持可信任運行環(huán)境。 通過全集成STM32開發(fā)工具，使用STM32CubeIDE的開發(fā)流程包括：配置生成代碼，開發(fā)編譯和燒錄調(diào)試。 使用第三方工具開發(fā)流程，支持Arm V8-M TrustZone 架構(gòu)，包括：STM32CubeMX配置工具，IDEs編譯調(diào)試和STM32 燒錄工具。 STM32U5 硬件開發(fā)板包括評估板、IOT探索套件、最小系統(tǒng)板，幫助客戶加速設(shè)計，評估和原型機開發(fā)。

功耗監(jiān)控調(diào)試工具可以在線監(jiān)控調(diào)試系統(tǒng)功耗，幫助客戶優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。

STM32U575I-EV 評估板支持在線功耗測量，測量范圍300 nA 到 150 mA 。 全集成軟件燒錄工具：

支持MCU內(nèi)外部存儲操作，支持MCU 配置位操作（Option Bytes）；

簡單直觀的圖形操作界面支持用于腳本的命令行工具，支持API DLL 方便客戶定制化集成；

支持工具STLink（JTAG， SWD） ，支持STM32 Bootloader各接口（USB， UART， SPI， I2C， CAN），支持安全固件安裝（SFI）。

STM32U5使用安全固件安裝 （SFI），在生產(chǎn)過程中保護客戶代碼控制產(chǎn)品數(shù)量，保護生產(chǎn)流程。 高效助力設(shè)計者解決低功耗應(yīng)用的各種挑戰(zhàn)，下探超低功耗底線，STM32U5來了！

原文標(biāo)題：出道即巔峰！ STM32U5超超……超低功耗高安全性微處理器

文章出處：【微信公眾號：STM32單片機】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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