STM32低功耗處理器的創新之路

健身裝備、計量儀表、工業傳感、便攜醫療、移動支付……隨著5G、物聯網、AI的全面落地，新的應用不斷破圈，越來越嚴苛的應用對MCU產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低功耗處理器的創新之路

業界領先的STM32 MCU基于高效節能的ArmCortex-M處理器，已經被廣泛應用于家電、工業控制、計算機外設、通信設備、智慧城市及基礎設施等數十億設備中。

自2009年ST推出全球首顆基于Cortex-M內核的低功耗微處理器STM32L1以來，STM32低功耗處理器的領先創新從未止步：

2009

STM32L1全球首顆基于Cortex-M內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系列低功耗性能領先 （#1 ULP 447 ULPBench）

2017

STM32L4+創新平衡低功耗處理器的高性能要求

2019

STM32L5首顆使用Cortex-M33內核， 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，服務全球低功耗應用市場

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一直在超低功耗領域投入很多精力并投入了大量資金。那時行業里大部分都在使用8位或16位，使用Cortex-M的32位內核可以帶來市場所期望的超低功耗微控制器。而且客戶已經對這種創新產生了極大的興趣。

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用。

STM32L4是突破性的產品，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、工業傳感器、可穿戴設備或家庭自動化等超過20億個應用程序的核心。

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

STM32U5系列創新性

STM32U5是首顆基于40nm工藝的低功耗STM32產品系列，集高效的Arm Cortex-M33內核和ST專有創新節能技術及片上IP模塊于一身，在提升性能的同時降低功耗。新產品線還增加了適合新應用的前沿技術，例如基于硬件防護的高級安全特性，以滿足PSA和SESIP（物聯網平臺安全評估標準）3級保證等級要求為目標，助力進一步提升設備安全性；同時也搭載了圖形加速器，可以實現豐富的圖形界面，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 內核運行支持160 MHz，240 DMIPS / 651 Coremark

支持硬件數學加速器： FMAC 和 Cordic

應用Cache 加速內外部存儲訪問速度，提高系統性能 （ART Accelerator）

讓超低功耗沒有下限

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

新產品還傳承了上一代超低功耗MCU STM32L0、STM32L4和STM32L5的成功產品特性，包括根據工作負荷優化能耗的動態電壓調節和高效讀取閃存的ST ART Accelerator訪存加速技術，現在，除內部存儲外， 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轉換器及低壓降（LDO）穩壓器，STM32U5將動態功耗降低到19μA/MHz以下。

創新LPBAM低功耗自主工作模式，極大降低系統平均功耗。LPBAM是一種對系統進行編程和構建固件的全新方法。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功能。LBPBAM允許U5外設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核Cortex-M33的調節下，采集外設數據，極大降低系統平均功耗。

STM32U5產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能耗特性評估

深度休眠模式下通用外設能耗影響評估

使用 CoreMark 評估系統運行功耗

產品加解密性能功耗評估

高集成度，升級各類外設

STM32U5具有更高的集成度，將各類數字模擬外設、先進的硬件加速器、更大的存儲單元全部集成。 除了節省功耗外，設計人員還可以利用新功能來滿足應用的嚴格要求，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，為用戶數據保存提高可靠保證。

針對下一代感測和跟蹤應用，STM32U5還提供了先進的高速14位模數轉換器（ADC）。 多功能數字濾波器（MDF）和音頻數字濾波器（ADF）取代了ST久經考驗的Sigma-Delta調制數字濾波器（DFSDM）?，F在，通過提高聲音活動檢測性能，這些功能讓用戶能夠將AI集成到基于低成本、低功耗微控制器的應用場景。此外，通過在產品RAM存儲器內嵌入糾錯碼（ECC）存儲器，STM32U5 MCU還可以滿足功能安全關鍵應用的要求。 增強網絡安全性

主打網絡安全的STM32L5系列搭載支持Arm TrustZone技術的Cortex-M33處理器內核，集成ST獨有的安全功能，在此基礎上，STM32U5系列引入了最新的創新安全技術：

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）保護數據存儲安全

主動防篡改檢測

內部監控技術可以在發生干擾攻擊時刪除機密數據，有助于滿足PCI安全標準委員會（PCI SSC）對銷售終端設備（POS）的安全要求。

更多安全功能支持保護客戶的知識產權：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，信任根。

新生態系統資源

STM32U5具有完整生態，支持第三方開發套件。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IOT設備的工作，方便鏈接，支持安全啟動，在線升級，以及遠程調試等特性。 B-U585I-IOT02A開發套件被微軟選為參考板，支持微軟Azure設備認證。B-U585I-IOT02A套件將讓開發者能夠開發各種應用，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、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，能夠通過STM32CubeMX 和 STM32CubeIDE 工具進行配置，并包含更多應用代碼示例，為 STM32Cube 帶來更多重要優勢，例如，優異性能和行業認證。 STM32U5固件開發包中間件支持質量可靠的Express Logic X-WARE。AzureRTOS（以前是Express Logic的X-WARE）是經過市場驗證和認可的專業中間件套件，具有最高質量保證，例如IEC61508 SIL4和IEC 62304。ST保留和改進現有的HAL和LL層，將STM32Cube產品添加到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，參考代碼框架實現支持可信任運行環境。 通過全集成STM32開發工具，使用STM32CubeIDE的開發流程包括：配置生成代碼，開發編譯和燒錄調試。 使用第三方工具開發流程，支持Arm V8-M TrustZone 架構，包括：STM32CubeMX配置工具，IDEs編譯調試和STM32 燒錄工具。 STM32U5 硬件開發板包括評估板、IOT探索套件、最小系統板，幫助客戶加速設計，評估和原型機開發。

功耗監控調試工具可以在線監控調試系統功耗，幫助客戶優化系統設計。

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），在生產過程中保護客戶代碼控制產品數量，保護生產流程。 高效助力設計者解決低功耗應用的各種挑戰，下探超低功耗底線，STM32U5來了！

原文標題：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】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq