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意法半導體新系列STM32微控制器突破超低功耗應用性能極限
 

【CTIMES/SmartAuto 編輯部報導】   2015年05月22日 星期五

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意法半導體(STMicroelectronics;ST)整合其超低功耗微控制器技術與在ARM Cortex-M4內核領域累積的多年厚實經驗,成功開發這款適合用於下一代節能型消費性電子產品、工業、醫學及量測設備的STM32L4系列微控制器。

新款STM32L4微控制器整合ARM Cortex-M4內核與超低功耗創新技術
新款STM32L4微控制器整合ARM Cortex-M4內核與超低功耗創新技術

兩款新系列產品STM32L476和STM32L486基於運算頻率80MHz的ARM Cortex-M4處理器內核,內建浮點運算單元並可支援DSP指令集。意法半導體的自適應實時加速器(Adaptive Real-Time Accelerator;ART Accelerator)是新系列微控制器的另一附加優勢,使微控制器可在零等待狀態下執行快閃記憶體內的代碼,處理性能高達100 DMIPS,而功耗僅為100uA/MHz。高達1MB的雙庫(dual-bank)快閃記憶體可支援複雜應用及讀寫同步功能,並提供一個128KB的靜態隨機存取記憶體(Static Random-Access Memory;SRAM)。

STM32L4微控制器充分利用意法半導體的多項低功耗技術,包括依照不同處理需求調整功耗的動態電壓調節、內建FlexPowerControl的智慧架構與7個子模式選項的電源管理模式,其中包括睡眠、待機及最低功耗30nA的關機模式。意法半導體的大量數據採集模式(Batch Acquisition Mode;BAM)能讓處理器在低功耗模式下仍可與通訊週邊設備高效地交換數據。

在嵌入式微處理器基準聯盟(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium;EEMBC)所發佈的標準化ULPBench超低功耗微控制器能效測試評比中,STM32L4系列微控制器獲得了123分的業界最高成績。意法半導體微控制器產品部總經理Michel Buffa表示:「STM32L4獲得123分的ULPBench測試成績,代表了現在的設計人員無需再犧牲功耗,便可實現更高的性能及更大的記憶體容量。」

低總體功耗、Cortex-M4的高性能表現和DSP功能、智慧類比功能、以及豐富的數位連結功能,這些特性使STM32L4系列非常適合用於智慧聯網(smart connected)和物聯網(IoT)產品應用,以及各種工業、醫療和消費性電子產品。

STM32L4的樣品已開始接受申請,預計於2015年第二季正式量產。STM32L476 採用LQFP64封裝。

技術細節

能夠實現能效與性能最大化,並同時確保低功耗,除整合低功耗的製造技術外,STM32L亦受益於智慧架構與通訊週邊設備。數位週邊設備包括一個附有專用電源的USB全速OTG(On-The-Go)控制器,即便系統電源只有1.8V,客戶仍可透過USB保持通訊。另一個數位週邊設備是Sigma-Delta數位濾波調節器(Digital Filter for Sigma-Delta Modulator;DFSDM),可用於連接外部Sigma-Delta調節器或脈衝密度調變(Pulse Density Modulation;PDM)麥克風。

類比週邊設備包括三個12位元/5MSps的類比數位轉換器,內部智慧操作可支援兩種不同取樣速率:低速取樣功耗僅為數十微安(uA),能夠限制最大電流;高速取樣速率可使處理器快速返回超低功耗模式。這些類比數位轉換器提供最高16位元的分辨率及硬體超取樣功能。參考電壓緩衝器透過VREF+針腳為類比數位轉換器、數位類比轉換器或外部元件提供參考電壓訊號。此外,當微控制器進入深度睡眠的省電模式,總體電流降至數百個微安時,兩個具有取樣和維持功能的12位元數位類比轉換器仍會正常工作。其它類比週邊設備包括了兩個功耗僅有300nA的超低功耗電壓比較器以及兩個運算放大器,運算放大器具有內外部回授路由以及可編程增益放大器(Programmable-Gain Amplifier;PGA)。

STM32L4智慧架構使微控制器能夠在內核、DMA控制器、記憶體及週邊設備之間平行傳送數據和指令,進而提升性能和能效。FlexPowerControl是智慧架構的另一項優勢,有助於實現節能省電設計,當微控制器處於低功耗模式時只保留I/O電平,使SRAM保持待機狀態,管理特定週邊設備與I/O介面的獨立電源。

STM32L486整合了一個符合進階加密標準(Advanced Encryption Standard;AES)的 256位元硬體加密協處理器,並導入STM32L4的其它功能,例如獨立電池備用域及防篡改輸入功能,該加密處理器為智慧電表等安全型應用提供一個強大的產品平台。

為解決散熱性能對某些應用的挑戰(例如在封閉或高溫環境中使用微控制器),意法半導體推出了工作溫度高達125度的微控制器產品。(編輯部陳復霞整理)

關鍵字: 微控制器  Cortex-M4  處理器  運算頻率  自適應實時加速器  SRAM  ST(意法半導體ST(意法半導體ARM  微控制器 
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