本刊记者 薛士然

ST针对物联网应用推出STM32L4

本刊记者 薛士然

在物联网时代，推动其快速发展的因素有很多，比如“互联网+”概念、智能硬件的多样发展、开发工具的层出不穷……但是抛开这些外围的概念和应用，能够决定物联网中每一个“物”的用户体验的，是里面的核心处理单元——MCU。应用于物联网的MCU，必须要将“高性能”和“低功耗”这一对存在矛盾关系的特性融为一体。随着物联网应用呈现出对MCU井喷式的需求，“高性能”和“低功耗”越发需要由对立变为统一。

针对物联网应用，意法半导体STM32系列MCU要向平台化和模块化方向发展，未来要将相关软件和IP移植到STM32平台中。近日，意法半导体STM32低功耗产品再添一个新系列——STM32L4，这是一款采用ARM Cortex-M4内核的产品，在80MHz频率下能够实现100DMIPS，测试分数达到273CoreMark，相比于同为低功耗系列的STM32L1 的93CoreMark，STM32L4能够取得273CoreMark，也是得益于意法半导体在此系列上所做的诸多优化措施。

ART Accelerator加速技术保证高性能

STM32L4中应用了ART Accelerator（自适应实时加速器）技术，使得程序零等待执行，进而提升了程序执行的效率，能够将Cortex-M4的性能发挥到极致，当CPU工作于所有允许的频率时，在闪存中运行的程序可以实现相当于零等待周期的性能。这也是STM32L4能够取得100 DMIPS@80MHz成绩的关键。

ART Accelerator技术并不是首次应用，意法半导体的高性能产品系列STM32F4和STM32F7已经采用过这项技术，此次在低功耗系列STM32L4中使用，也是为了在低功耗的基础上实现更高的性能。

灵活的功耗模式提供续航保证

STM32L4具备有7个子模式选项的电源管理模式，其中在VBat模式下，当32个32位备份寄存器运行时，功耗仅为4nA；在关断模式下，当I/O唤醒时，最低功耗仅为30nA；在待机模式下保留32KB SRAM内容时，功耗可以低至360nA，相较于以前解决方案的1μA，功耗有了显著的降低。任何外设均可以唤醒微控制器，比如通信接口、模拟电路、定时器等。内置32kHz USB晶振，客户无需再为USB外接一个专用晶振，在启动时使用内部晶振，从停止模式加速到48MHz只需要5μs。当超过48MHz时，就要使用锁相环，其唤醒时间仅仅为15μs。

除了电源管理模式的改进之外，客户还可以根据项目的不同处理需求进行动态电压的调整，称得上是一种定制的低功耗模式。而且STM32L4内置FlexPowerControl的智能架构，当微控制器处于低功耗模式时，只保留I/O电平，使SRAM保持待机状态，管理特定外设与I/O端口的独立电源，有助于实现节能设计。采用批量采集模式使处理器在低功耗模式下仍可与通信外设高效交换数据。

数字和模拟智能外设满足不同应用需求

STM32L4的数字外设包括一个带有专用电源的USB全速控制器，即使系统电源只有1.8V，客户仍可通过USB保持通信；一个Sigma-Delta调制器数字滤波器，可对信号进行滤波处理，使信号更干净，用于连接外部Sigma-Delta调制器或脉宽密度调制麦克风；一个四线SPI接口，可用于传输数据和执行代码；一个外设时钟，其独立于系统主时钟，这样可以降低功耗，使配置更灵活；此外，还有一个智能卡单线协议接口。

模拟外设包括3个12位/5Msps的ADC，内部智能操作功能可支持两种不同的采样速率：低速采样功耗仅为数十μA，能够限制最大电流；高速采样可使处理器快速返回超低功耗模式。这些ADC提供最高16位的分辨率和硬件过采样功能，且支持自适应功耗技术。当微控制器进入深度睡眠的节能模式，总体电流降至数百μA时，两个具有采样和保持功能的12位DAC仍能照常工作。其他模拟外设包括两个功耗仅为300nA的超低功耗电压比较器和两个运算放大器，运算放大器具有内外部反馈路由（feedback routing）和可编程增益放大器（PGA）功能。

客户可以根据自己的应用需求，选择合适的模拟和数字外设进行产品设计。STM32L4的封装尺寸为4.4mm ×3.8mm，而且该系列产品与STM32家族的所有产品引脚全部兼容，为工程师开发工业表计和可穿戴产品提供了极大的便利。

STM32L4定位物联网应用

意法半导体将其STM32系列产品分为三种类型：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。虽然STM32L4定位在低功耗类型中，但是并非是牺牲性能的低功耗，其CoreMark得分比STM32F3还要高，可见意法半导体对于STM32L4的定位是物联网应用。