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不僅僅是低功耗——Nucleo-L432KC開發(fā)板評測

2016-08-08
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作者：劉昆磊
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
橫跨多重電子應(yīng)用領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商意法半導(dǎo)體(ST)公司的STM32L4系列以其超低功耗的性能，領(lǐng)先于同類產(chǎn)品!如今又推出一款用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的STM32 Nucleo開發(fā)板——Nucleo-L432KC。

圖2-4STM32L432KC微控制器

這顆STM32L432KC微控制器隸屬于STM32L4系列MCU。STM32L4 MCU在超低功耗微控制器效率的標(biāo)準(zhǔn)化EEMBC™ ULPBench®測試中獲得176.7分，打破了當(dāng)前超低功耗領(lǐng)域的性能極限，基于帶FPU的ARM® Cortex®-M4內(nèi)核以及意法半導(dǎo)體ART Accelerator™技術(shù)的前提下，該系列在80 MHz CPU頻率下的性能可達(dá)到100 DMIPS。STM32L4系列可以根據(jù)微處理器運(yùn)行時不同的應(yīng)用需求來適時調(diào)整電壓從而實(shí)現(xiàn)功耗的動態(tài)平衡，而且每部集成了低功耗外設(shè)(LP UART、LP定時器)、安全和保密特性、大量智能外設(shè)如運(yùn)算放大器、比較器、LCD、12位DAC和16位ADC(硬件過采樣)等先進(jìn)的低功耗模擬外設(shè)。

依靠STM32L4的低功耗，高性能的優(yōu)點(diǎn)，依法半導(dǎo)體公司將其定位在智能三表(電/煤氣/水表)、智能可穿戴和工業(yè)應(yīng)用等。

圖2-5STM32L4應(yīng)用1

圖2-6STM32L4應(yīng)用2

圖2-7STM32L4應(yīng)用3

目前STM32L4系列包含5中不同的產(chǎn)品線幾十個產(chǎn)品：STM32L4x1(基本型系列)，STM32L4x2(USB Device)，STM32L4x3(USB Device, LCD)，STM32L4x5(USB OTG)和STM32L4x6(USB OTG, LCD)。

圖2-8 STM32L4分類

圖2-9 STM32L4家族

其中板載的這顆STM32L432KC微控制器屬于USB型MCU，內(nèi)部有256K Flash存儲器和64K RAM存儲器，采用QFN封裝，非常適合對電路板尺寸要求比較高的低功耗場合。

圖2-10 STM32L4x2家族

下面是STM32L432系列MCU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其主要特點(diǎn)：

圖2-11STM32L432內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

- 帶有FPU功能的ARM® 32-bit Cortex®-M4內(nèi)核，自適應(yīng)實(shí)時加速器能夠使微控制器在無等待狀態(tài)下執(zhí)行閃存內(nèi)的代碼，處理性能高達(dá)100DMIPS，而功耗僅為100µA/MHz。在處理器性能測試基準(zhǔn)程序(CoreMark)上跑分273.55 (3.42 Coremark/MHz @ 80 MHz)，在超低功耗微控制器效率的標(biāo)準(zhǔn)化EEMBC™ ULPBench®測試中獲得176.7分。

- 高達(dá)256 KB閃存，64 KB RAM和具有Quad SPI存儲器接口。

- 11個定時器模塊：1個16位高級定時器、1個32位和2個16位通用定時器，2個16為基礎(chǔ)定時器，2個低功耗定時器(能在停機(jī)模式下使用)，watchdogs和SysTick。

- 高達(dá)26個快速I/O，具有5V容忍能力。

- 豐富的模擬外設(shè)：1個12位ADC，高達(dá)16位5Msps的硬件過采樣，每Msps耗電200μA，2個12位DAC，1個內(nèi)置PGA的運(yùn)算放大器，2個超低功耗比較器。

- 高達(dá)13個通信接口：免晶振的全速USB2.0， 1個穿行音頻SAI接口，2個I2C接口，3個USART接口，2個SPI接口，CAN接口，SWPMI單線接口和IRTIM紅外接口。

- 供電電源1.71 V到3.6 V，溫度從-40°C到85/105/125 °C。

-當(dāng)然這里最大的特點(diǎn)在于它的功耗：

•超低功耗模式：8 nA，有備份寄存器沒有RTC(5個喚醒引腳)

•超低功耗模式 + RTC：200 nA，具有備份寄存器(5個喚醒引腳)

•超低功耗模式 + 16 KB RAM：170 nA

•超低功耗模式 + 16 KB RAM + RTC：450 nA

•動態(tài)運(yùn)行模式：低至84 μA/MHz

圖2-12 STM32L4功耗

同時從停機(jī)模式到48MHz主頻的運(yùn)行模式下不到5us，在停機(jī)模式到80MHz的運(yùn)行模式下小于20us。

圖2-13 STM32L4從停機(jī)到運(yùn)行模式的時間

另外，為了簡化STM32芯片間的移植操作和為用戶提供所需的靈活性，STM32L4與不同的STM32系列均引腳兼容。

(3)ST-LINK/V2-1

Nucleo-32開發(fā)板內(nèi)嵌一個ST-LINK/V2-1編程調(diào)試器，通過SWD接口與目標(biāo)MCU直接連接，可對目標(biāo)MCU進(jìn)行編程和調(diào)試功能，同時可實(shí)現(xiàn)：

(1)USB接口虛擬串口

(2)USB接口存儲器

(3)USB電源管理

這里要注意，ST-LINK/V2-1編程調(diào)試器不支持SWIM接口和低于3V的工作電壓。

還有一個需要注意的時，默認(rèn)STM32L432KC的串行接口UART2的PA2 (TX) H和PA15 (RX)引腳通過SB2和SB3錫橋連接到ST-LINK/V2-1仿真調(diào)試器，可在計(jì)算機(jī)上虛擬出一個虛擬串口，用于用戶調(diào)試程序使用，當(dāng)然也可以不使用虛擬串口，這時需要將SB2和SB3斷開，PA2引腳連接到Arduino Nano接口的A7，但是PA15無法在Arduino Nano引出。