意法半導(dǎo)體新款STM32L4微控制器突破超低功耗應(yīng)用的性能極限

 意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)整合其超低功耗微控制器技術(shù)與在ARM® Cortex®-M4內(nèi)核領(lǐng)域積累的多年豐富經(jīng)驗(yàn)，成功創(chuàng)造出適用于下一代節(jié)能型消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和計(jì)量產(chǎn)品的STM32L4系列微控制器。

兩款新系列產(chǎn)品STM32L476和STM32L486基于運(yùn)算頻率80MHz的ARM Cortex-M4處理器內(nèi)核，內(nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU, floating-point unit)可支持DSP指令。意法半導(dǎo)體的自適應(yīng)實(shí)時(shí)加速器(ART Accelerator Adaptive Real-Time Accelerator)是新系列微控制器的另一個(gè)附加優(yōu)勢(shì)，使微控制器能夠在無(wú)等待狀態(tài)下執(zhí)行閃存內(nèi)的代碼，處理性能高達(dá)100 DMIPS，而功耗僅為100µA/MHz。高達(dá)1MB的雙區(qū)(dual-bank)閃存可支持復(fù)雜應(yīng)用和讀寫同步功能，并提供一個(gè)128KB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM, Static Random-Access Memory)。

STM32L4微控制器充分利用意法半導(dǎo)體豐富的低功耗技術(shù)，包括根據(jù)不同處理需求調(diào)整功耗的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、內(nèi)置FlexPowerControl的智能架構(gòu)和有7個(gè)子模式選項(xiàng)的電源管理模式，其中包括停機(jī)、待機(jī)和最低功耗30nA的關(guān)機(jī)模式。意法半導(dǎo)體的批量采集模式(BAM, Batch Acquisition Mode)能使處理器在低功耗模式下仍可與通信外設(shè)高效交換數(shù)據(jù)。

在嵌入式微處理器基準(zhǔn)評(píng)測(cè)協(xié)會(huì)(EEMBC, Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化ULPBench®超低功耗微控制器能效對(duì)比評(píng)測(cè)中，STM32L4系列微控制器獲得123分的業(yè)內(nèi)最高成績(jī)。意法半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品部總經(jīng)理Michel Buffa表示：“STM32L4獲得123分ULPBench測(cè)試成績(jī)是今天業(yè)內(nèi)最好的測(cè)試成績(jī)，這說(shuō)明現(xiàn)在的設(shè)計(jì)人員無(wú)需以犧牲功耗為代價(jià)，便可以得到更高的性能和更大的存儲(chǔ)容量。”

低總體功耗，Cortex-M4的高性能表現(xiàn)和DSP功能，智能模擬功能，以及豐富的數(shù)字接口功能，這些特性使STM32L4系列非常適用于智能聯(lián)網(wǎng)(smart connected)和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品應(yīng)用，以及各種工業(yè)、醫(yī)療和消費(fèi)性電子產(chǎn)品。

STM32L4現(xiàn)已接受大客戶訂購(gòu)樣品，預(yù)計(jì)于2015年第二季度量產(chǎn)。STM32L476采用LQFP64封裝。

技術(shù)細(xì)節(jié)：

能夠?qū)崿F(xiàn)能效和性能最大化，并同時(shí)確保低功耗，除整合低功耗的制造技術(shù)外，STM32L4還受益于智能架構(gòu)與通信外設(shè)。數(shù)字外設(shè)包括一個(gè)帶有專用電源的USB全速(OTG, On-The-Go)控制器，即使系統(tǒng)電源只有1.8V，客戶仍可通過(guò)USB保持通信。另一個(gè)數(shù)字外設(shè)是Sigma-Delta調(diào)制器數(shù)字濾波器(DFSDM, Digital Filter for Sigma-Delta Modulator)，可用于連接外部Sigma-Delta調(diào)制器或脈寬密度調(diào)制(PDM, Pulse Density Modulation)麥克風(fēng)。

模擬外設(shè)包括三個(gè)12位/5MSps的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部智能操作功能可支持兩種不同的采樣速率：低速采樣功耗僅為數(shù)十微安(μA)，能夠限制最大電流;高速采樣可使處理器快速返回超低功耗模式。這些模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供最高16位的分辨率和硬件過(guò)采樣功能。參考電壓緩沖器通過(guò)VREF+引腳為模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器或外部元器件提供基準(zhǔn)電壓信號(hào)。此外，當(dāng)微控制器進(jìn)入深度睡眠的節(jié)能模式，總體電流降至數(shù)百個(gè)微安時(shí)，兩個(gè)具有采樣和保持功能的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器仍會(huì)照常工作。其它模擬外設(shè)包括兩個(gè)功耗僅為300nA的超低功耗電壓比較器以及兩個(gè)運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器具有內(nèi)外部反饋路由(feedback routing)和可編程增益放大器(PGA, Programmable-Gain Amplifier)功能。

STM32L4智能架構(gòu)使微控制器能夠在內(nèi)核、DMA控制器、存儲(chǔ)器和外設(shè)之間并行傳送數(shù)據(jù)和指令，進(jìn)一步提升性能和能效。FlexPowerControl是智能架構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能省電設(shè)計(jì)，當(dāng)微控制器處于低功耗模式時(shí)只保留I/O電平，使SRAM保持待機(jī)狀態(tài)，管理特定外設(shè)與I/O端口的獨(dú)立電源。

STM32L486集成了一個(gè)符合高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES, Advanced Encryption Standard)的256位硬件加密協(xié)處理器，結(jié)合STM32L4的其它功能，例如獨(dú)立電池備用域及防篡改輸入功能，該加密處理器為智能電表等安全型應(yīng)用提供一個(gè)強(qiáng)大的產(chǎn)品平臺(tái)。

為解決散熱性能對(duì)某些應(yīng)用的挑戰(zhàn)(例如在封閉或高溫環(huán)境中使用微控制器)，意法半導(dǎo)體還推出了工作溫度高達(dá)125°C的微控制器產(chǎn)品。