ST STM32L4:整合Cortex－M4内核超低功耗高性能MCU

在当今微控制器（MCU）市场，8位MCU凭借高性价比一直是中低端市场的首选。越来越多的用户开始选择高性能的32位MCU，而性能和功耗一直是设计人员选择的难题。日前，ST整合其超低功耗微控制器技术与在ARM Cortex-M4内核领域积累的多年丰富经验，推出适用于下一代节能型消费电子产品、工业、医学和计量产品的STM32L4系列微控制器。设计人员无需以牺牲功耗为代价，便可以得到更高的性能和更大的存储容量。

STM32L4系列微控制器是集成超低功耗和高性能的产品。采用创新技术，系统架构实现多项创新，引入智能外设；高集成度，大小仅为3.8mm×4.4mm的微型封装，适用于可穿戴、空间小的应用；继承了STM32家族的引脚全系兼容性，支持STM32开发生态系统。

低功耗和高性能的技术实现

ST公司在低功耗技术领域不断创新，一直在进步。五年前说到低功耗，最低功耗可能是500nA或300nA，如今，STM32L4在电池供电模式下，当32个32位备份寄存器运行时，最低功耗可达到4nA。一个MCU包括工作模式、睡眠模式、关断模式和待机模式，不同模式所恢复时间和RAM保存的数据会有所不同。过去要保留所有RAM数据，功耗要超过1µA以上，而STM32L4在待机模式下保留32KB SRAM内容时，功耗可低至360nA。

STM32L4微控制器基于一个为降低功耗，提高电源管理灵活性而全新设计的平台，充分利用意法半导体丰富的低功耗技术，包括根据不同处理需求调整功耗的动态电压调整、内置FlexPowerControl的智能架构和有7个子模式选项的电源管理模式，其中包括停机、待机和最低功耗30nA的关机模式。意法半导体的批量采集模式（BAM，Batch Acquisition Mode）能使处理器在低功耗模式下仍可与通信外设高效交换数据。STM32L4有多种低功耗模式，让用户可以有更多的低功耗模式选择以满足特定的应用需求。不同工作模式，唤醒时间不一样。两种不同睡眠模式下，唤醒资源也是不一样的，同样也会导致功耗不一样，最低功耗电池供电有3个I/O口、以及ITC和RTC，比如中断，RTC一出可以让整个系统唤醒。

两款新系列产品STM32L476和STM32L486基于运算频率80MHz的ARM Cortex-M4处理器内核，内置浮点运算单元（FPU，floating-point unit）可支持DSP指令。ST的自适应实时加速器（ART Accelerator^™，Adaptive Real-Time Accelerator）是新系列微控制器的另一个附加优势，使微控制器能够在无等待状态下执行闪存内的代码，处理性能高达100DMIPS，而功耗仅为100µA/MHz。高达1MB的双区（dual-bank）闪存可支持复杂应用和读写同步功能，并提供一个128KB的静态随机存取存储器（SRAM, Static Random-Access Memory）。

STM32L4应用案例

表计

用户对于表计的需求首先是低功耗和高性能。STM32L4内部集成了Sigma Delta滤波器，可以连接外部24位的Sigma Delta调制器或脉宽密度调制（PDM，Pulse Density Modulation）麦克风，Sigma Delta可以把信号接过来进行滤波和进行信号处理，信号更加干净和有效。当用户进行抄表，不管有线、无线，数据需要加密避免其他人读取。STM32L4拥有多个通讯接口能够对数据进行加密，当表计内部数据存储太多，STM32L4可以帮助用户导入数据。STM32L486集成了一个符合高级数据加密标准（AES，Advanced Encryption Standard）的256位硬件加密协处理器，结合STM32L4的其它功能，例如独立电池备用域及防篡改输入功能，该加密处理器为智能电表等安全型应用提供一个强大的产品平台。

可穿戴设备

STM32L4更重要的应用方向就是可穿戴应用，基于STM32L4设计的可穿戴设备，接口可以直接连接数字麦克风，省去外部的电路，对数字麦克风的信号直接进行处理。当数字麦克风接入后还有音频的输出，STM32L4具有音频接口输出音频信号。STM32L4有特别设计一个模式BAM（批量采集模式），当CPU没有用到这个数据时，传感器已经发送出去，数据往往会射击过来，把它放在一起，最终特定模式会把数据进行上传，需要硬件进行支持。

在应用时，例如测量信号和模拟信号，STM32L4内部可以放置模拟设备，比如增益放大器，让STM32L4做模拟信号转换和检测时会更加有效。设备内的金融卡或Smart Card可以帮助用户做钱包的加密。STM32L4内的接口SWP，可以进行Smart Card接口协议设计，方便用户在做金融支付时和Smart Card进行连接。

超低功耗、Cortex-M4的高性能表现和DSP功能、智能模拟功能、以及丰富的数字接口功能，这些特性使STM32L4系列适用于智能联网（smart connected）和物联网（IoT）产品应用、以及各种工业、医疗和消费性电子产品。STM32L476采用LQFP64封装。为解决散热性能对某些应用的挑战（例如在封闭或高温环境中使用微控制器），意法半导体还推出了工作温度高达125℃的微控制器产品。

图  STM32L4系列微控制器