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意法半导体微控制器(MCU)STM32L4产品具备优异性能和超低功耗技术特点

2017-03-20
类别:业界动态
eye 815
文章创建人 拍明

意法半导体新STM32L4微控制器性能和能效领跑超低功耗阵营,外设集成度同级最高,意法半导体最新的微控制器(MCU) STM32L496和STM32L4A6延续ARM® Cortex®-M4F处理器内核的性能与意法半导体独有的超低功耗技术的绝佳组合,提高片上存储容量和图形处理能力,增加更多通信外设和更灵活的省电模式。


新产品高达320KB的片上RAM配合新增的ST Chrom-ART Accelerator™图形处理引擎,使物联网硬件和智能手表等注重功耗的设备的图形显示更加流畅。新微控制器还提供高达1MB的片上闪存、第二个CAN接口、摄像头接口和无晶体全速(FS) USB OTG控制器。新的UFBGA169多引脚封装让设计人员能够更灵活地使用新外设,以及STM32L476/486上的丰富的数字功能和智能模拟功能。STM32L4A6的密码算法加速硬件可以实现SHA-256和AES-128/192/256加密算法。


STM32L4™产品兼备高性能处理器的优异性能和超低功耗技术的能效,具有其它超低功耗微控制器没有的功能。273分的EEMBCCoreMark®测试成绩高于其它超低功耗处理器内核,同时217分的ULPBench™测试成绩证明新微控制器的能效更高。37µA/MHz的工作电流有助于延长小电池的续航时间,扩大以环境能源为动力的零能耗产品的范围。


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意法半导体还提高了STM32L4功率架构的灵活性,让设计人员能够选择用外部直流/直流转换器供给处理器内核,以进一步提升能效。STM32L4 FlexPowerControl架构新增一个关断模式,提供多个独立的内核电源、外设电源和一个独立的有充电电路的VBAT电压域,根据情况选择使用电池供电还是给电池充电。STM32L4支持七种主要低功耗模式,有I/O电平保持和SRAM内容保留等选项,每种功耗模式还细分成多个子模式,根据具体应用需求精准调节功耗。


新STM32L4微控制器配备一个强大的生态系统,包括STM32Cube开发工具和软件、两款Nucleo-144开发板和STM32L496探索套件(STM32L496G-DISCO)。探索套件电路板上集成音频/图形功能和Arduino、Pmod和STMod+™接口。NUCLEO-L496ZG-P开发板集成一个直流/直流转换器,直接给处理器内核供电,让开发人员能够利用可变功率架构开发最注重能耗的应用产品。NUCLEO-L496ZG是一款旧版兼容开发板,与现有的Nucleo-144开发板的功能完全相同。


STM32L496RET6内置512KB闪存和320KB SRAM,采用LQFP64封装。


STM32L4x6  

STM32L4 series of ultra-low-power and performance MCUs


STM32L476/486/496/4A6 devices extend the ultra-low-power portfolio and performance with an ARM® Cortex®-M4 core with DSP and floating-point unit (FPU) at 80 MHz. This series offers USB (OTG 2.0 full speed and USB OTG Crystal less, LPM and BCD support), an LCD driver (4x44 or 8x40 with step-up converter) in addition to the large set of peripherals.


The STM32L476/486/496/4A6 portfolio offers from 256 Kbytes to 1 Mbyte of Flash and from 64- to 169-pin packages. Its memory range can easily be extended using SDIO, Quad-SPI and FSMC interfaces.


128-/256-bit AES hardware encryption is available on STM32L486 and STM32L4A6 devices.

STM32L4x6


STM32L4


意法半导体(ST)发布了新款STM32 L4微控制器,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。意法半导体的自适应实时加速器(ART Accelerator™, Adaptive Real-TimeAccelerator)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100 DMIPS,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, StaticRandom-AccessMemory)。


意法半导体(ST)微控制器


By choosing one of ST's microcontrollers for your embedded application, you gain from our leading expertise in MCU architecture, technology, multi-source manufacturing and support.


ST's product portfolio contains a comprehensive range of microcontrollers, from robust, low-cost 8-bit MCUs up to 32-bit ARM®-based Cortex®-M0 and M0+,  Cortex®-M3, Cortex®-M4, Cortex®-M7 Flash microcontrollers with a great choice of peripherals. ST has also extended this range to include an ultra-low-power MCU platform.


Extensive support through a combination of flexible and powerful development tools, training courses, consultancy and web support gives you a plus for a faster time to market.


chieve Class B safety certifications with ST MCUs

意法半导体微控制器(MCU)STM32L4产品

With its Class B safety design package based on robust built-in MCU safety features, ST provides a comprehensive set of certified software libraries and documentation for manufacturers to significantly reduce the development efforts, time and cost to achieve IEC 60335-1 and 60730-1 household electrical appliance safety certifications for their STM32- and STM8-based systems.


X-CUBE-CLASSB: UL-certified package tailored for the STM32Cube hardware abstraction layer (HAL) covering IEC, UL and CSA international standards

STM32-CLASSB-SPL: VDE-certified functional safety package based on STM32 Standard Peripheral libraries to achieve IEC 60730 Class B certification

STM8-SafeCLASSB: VDE-certified functional safety package optimized for STM8 registers to achieve IEC 60730 Class B certification

Download our Safety Design Package guide.


【相关信息】意法半导体(ST)新款STM32L4微控制器突破超低功耗应用的性能极限


横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics,简称ST;纽约证券交易所代码:STM)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,成功创造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。


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。意法半导体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100 DMIPS,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微控制器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。


在嵌入式微处理器基准评测协会(EEMBC, Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)发布的标准化ULPBench?超低功耗微控制器能效对比评测中,STM32L4系列微控制器获得123分的业内最高成绩。意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示:“STM32L4获得123分ULPBench测试成绩是今天业内最好的测试成绩,这说明现在的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。”


低总体功耗,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系列非常适用于智能联网(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。


STM32L4现已接受大客户订购样品,预计于2015年第二季度量产。STM32L476采用LQFP64封装。


技术细节:


能够实现能效和性能最大化,并同时确保低功耗,除整合低功耗的制造技术外,STM32L4还受益于智能架构与通信外设。数字外设包括一个带有专用电源的USB全速(OTG, On-The-Go)控制器,即使系统电源只有1.8V,客户仍可通过USB保持通信。另一个数字外设是Sigma-Delta调制器数字滤波器(DFSDM, Digital Filter for Sigma-Delta Modulator),可用于连接外部Sigma-Delta调制器或脉宽密度调制(PDM, Pulse Density Modulation)麦克风。

模拟外设包括三个12位/5MSps的模数转换器,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微安(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。这些模数转换器提供最高16位的分辨率和硬件过采样功能。参考电压缓冲器通过VREF+引脚为模数转换器、数模转换器或外部元器件提供基准电压信号。此外,当微控制器进入深度睡眠的节能模式,总体电流降至数百个微安时,两个具有采样和保持功能的12位数模转换器仍会照常工作。其它模拟外设包括两个功耗仅为300nA的超低功耗电压比较器以及两个运算放大器,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, Programmable-Gain Amplifier)功能。


STM32L4智能架构使微控制器能够在内核、DMA控制器、存储器和外设之间并行传送数据和指令,进一步提升性能和能效。FlexPowerControl是智能架构的另一个优势,有助于实现节能省电设计,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。


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。


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°C的微控制器产品。



意法半导体STM32L4突破4nA超低功耗


意法半导体(ST)的超低功耗微控制器技术及其在ARM Cortex-M4内核领域积累的多年经验的STM32L4微控制器系列正式亮相,面向下一代节能型消费电子产品、工业、医学和计量产品应用领域提供了最新的解决方案。

STM32L4

 业内最好的EEMBC ULPBench成绩,从何而来?


据悉,STM32L4新系列中的两款产品STM32L476和STM32L486基于运算频率为80MHz的ARM Cortex-M4处理器内核,内置浮点运算单元可支持DSP指令。

根据EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium 嵌入式微处理器基准评测协会)最新发布的标准化ULPBench超低功耗微控制器能效对比评测中,意法半导体的STM32L4系列微控制器获得了150.7分ULP-Mark,为业内目前的最高成绩。


意法半导体微控制器产品部总经理Michel Buffa表示:“STM32L4系列获得了150.7分的业内最好测试成绩,这说明现在的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。”


那么高成绩的背后,是什么样的技术在支持?


意法半导体(ST)微控制器产品部产品线市场经理Jean Julien Pegoud介绍说,STM32L4微控制器充分利用了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。


Jean Julien Pegoud强调,STM32L4系列和STM32L1、STM32L0最大的不同之处便是工艺。STM32L0和STM32L1系列采用了110纳米工艺,而STM32L4系列则采用90纳米工艺,这是它能够实现超低功耗的首要基础。


那么,超低功耗究竟低到什么程度?

 

Jean Julien Pegoud给出了4nA这样一个颇为意外的答案。他指出,5年前可能500nA或300nA便是我们谈论低功耗的通常范围,而此前发布的STM32L1和STM32L0系列已经可以实现几十纳安的最低功耗。但技术的极限突破总是一往无前,今天的STM32L4已经可以在电池供电模式下实现惊人的4nA 最低功耗。


当然,能够实现能效和性能最大化,并同时确保低功耗,除整合低功耗的制造技术外,STM32L4还受益于智能架构与通信外设。


STM32L4智能架构使微控制器能够在内核、DMA控制器、存储器和外设之间并行传送数据和指令,进一步提升性能和能效。FlexPowerControl是智能架构的另一个优势,有助于实现节能省电设计,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。


STM32L4系列的另一个附加优势是,意法半导体的自适应实时加速器能够使微控制器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。


值得一提的是,当微控制器进入深度睡眠的节能模式,总体电流降至数百个微安时,两个具有采样和保持功能的12位数模转换器仍会照常工作。


STM32L486集成了一个符合高级数据加密标准的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。


此外,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°C的STM32L4系列产品。



应战物联网:从传统表计到可穿戴支付


Jean Julien Pegoud表示,Cortex-M4的高性能表现以及DSP功能、智能模拟功能和丰富的数字接口功能,使STM32L4系列非常适用于智能联网和物联网产品应用,以及各种工业、医疗和消费性电子产品。


针对中国市场,Jean Julien Pegoud指出智能表计和传统的工业表计市场是STM32L4系列重点的领域。从大方向来讲是在物联网的趋势和体系之内,从具体方向来讲又与可穿戴和医疗保健有着密切的联系。


Jean Julien Pegoud进一步解释说,STM32L4产品线通过提供可直接连接数字麦克风的接口,省去了外围电路,并直接处理麦克风的数据信号。同时,STM32L4提供了一个有特别设计的BAM批采集模式,即当CPU没有使用数据时,传感器也可以将数据发送并集中到一起。


在传统的工业控制领域,当传感器在室外温度达到125摄氏度又同时需要低功耗时,STM32L4能在这个环境下正常工作,并能够支持CAN总线传输。


在可穿戴领域,近两年的一大应用发展方向便是金融支付。而STM32L4可以提供SWP接口,使用户在做金融支付的设计时可以实现Smart Card接口协议。


传统链条+利益链共享=新型生态系统


意法半导体(ST)中国区微控制器市场部高级经理曹锦东表示,从2007年6月STM32F1产品线发布至今,意法半导体共有低功耗、主流到高性能等八大产品线。在过去的8年里,意法半导体每年都会发布1到3个产品线。今天,意法半导体已经形成了从低功耗到低成本、从高性能到超高性能的完整产品覆盖。

 

针对最新的STM32L4系列在中国市场的机会与挑战,曹锦东认为主要分为两个方面。一个挑战是意法半导体如何更好的让用户体验到STM32L4真正的高性能和低功耗,理解这款产品能够产生的附加价值。第二个挑战,是如何通过现有的生态系统,把意法半导体创新的技术完美的体现出来。

 

曹锦东强调,意法半导体提供芯片给代理商、增值零售商、增值服务商,通过它们销售到最终的用户,这是传统链条式的通力协作模式。然而近两年,这个模式已经不足以满足客户的需求,因为看到了在物联网等更快速发展的行业中需要更多的系统和软件支持,仅仅依靠原厂和代理商已经远远不能满足市场的需求。所以,在未来,大家在新型的生态系统里都会找到自己的利益切入点。通过整合及黏合,把自己的部分变成快速有效的解决方案。甚至,过去的竞争对手都有可能成为新型生态系统中的合作伙伴。最终,一个更大的生态系统将会形成。




责任编辑:Davia

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