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出道即巅峰! STM32U5超超……超低功耗高安全性微处理器

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STMCU小助手 发布时间:2021-4-28 17:52
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健身装备、计量仪表、工业传感、便携医疗、移动支付……随着5G、物联网、AI的全面落地,新的应用不断破圈,越来越严苛的应用对MCU产品的性能要求也越来越高:更强独立性、更多集成性,更高安全性,以及更低功耗。

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STM32低功耗处理器的创新之路
业界领先的STM32 MCU基于高效节能的Arm®Cortex®-M处理器,已经被广泛应用于家电、工业控制、计算机外设、通信设备、智慧城市及基础设施等数十亿设备中。
自2009年ST推出全球首颗基于Cortex-M内核的低功耗微处理器STM32L1以来,STM32低功耗处理器的领先创新从未止步:
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2009
STM32L1全球首颗基于Cortex-M内核的低功耗微处理器
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2014
STM32L0入门级低功耗微处理器,完美平衡低功耗低成本需求
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2015
STM32L4微处理器Cortex-M4系列低功耗性能领先 (#1 ULP 447 ULPBench™)

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2017
STM32L4+创新平衡低功耗处理器的高性能要求

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2019
STM32L5首颗使用Cortex-M33内核, 完美增强低功耗处理器安全特性
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2020
STM32L销售20亿颗低功耗STM32微处理器,服务全球低功耗应用市场
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自推出STM32L1以来,因为看到了对更小电池和更长电池寿命的需求的增长,ST一直在超低功耗领域投入很多精力并投入了大量资金。那时行业里大部分都在使用8位或16位,使用Cortex-M的32位内核可以带来市场所期望的超低功耗微控制器。而且客户已经对这种创新产生了极大的兴趣。
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※       STM32L0具有高性价比和超低功耗的特性,非常适合诸如火警之类的许多应用。
※       STM32L4是突破性的产品,它具有同类最佳的低功耗,80 MHz CM4的性能以及高集成度。
※       STM32L4+ 的出台进一步扩展了该平台,它带来了更高的性能以及增强的图形功能。
※       2019年,ST推出了具有更高安全性的STM32L5。
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STM32的超低功耗型是非常庞大的产品系列,因引脚对引脚兼容且易于迁移,在市场上非常成功,已成为IoT、工业传感器、可穿戴设备或家庭自动化等超过20亿个应用程序的核心。

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而现在,超低功耗微控制器技术的下一项创新就来自可改变游戏规则的STM32 U5。将名称从“ L”更改为“ U”(u为Ultra),就是想强调比低功耗更低的功耗到底有多低。
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STM32U5系列创新性
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STM32U5是首颗基于40nm工艺的低功耗STM32产品系列,集高效的Arm Cortex-M33内核和ST专有创新节能技术及片上IP模块于一身,在提升性能的同时降低功耗。新产品线还增加了适合新应用的前沿技术,例如基于硬件防护的高级安全特性,以满足PSA和SESIP(物联网平台安全评估标准)3级保证等级要求为目标,助力进一步提升设备安全性;同时也搭载了图形加速器,可以实现丰富的图形界面,提升用户体验。

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STM32 U5超低功耗微处理器中无与伦比的性能:

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※       Cortex-M33 内核运行支持160 MHz,240 DMIPS / 651 Coremark
※       支持硬件数学加速器: FMAC 和 Cordic
※       应用Cache 加速内外部存储访问速度,提高系统性能 (ART Accelerator)
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让超低功耗没有下限
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STM32 U5引入了一个创新的自控模式,可以让直接存储访问(DMA)控制器和外围设备在大多数设备休眠时保持正常工作,以节省电能。精细的操作模式控制可以关闭MCU的部分内存,避免给闲置单元供电。此外,STM32U5 MCU采用40nm制造技术,这是适用于MCU的最先进的制程节点,可节省动态工作模式和节能模式的功耗。
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新产品还传承了上一代超低功耗MCU STM32L0、STM32L4和STM32L5的成功产品特性,包括根据工作负荷优化能耗的动态电压调节和高效读取闪存的ST ART Accelerator™访存加速技术,现在,除内部存储外, STARTAccelerator的最新功能还允许读取MCU外部存储器。

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通过集成先进的可以并行连接,并可以即时选择的DC/DC转换器及低压降(LDO)稳压器,STM32U5将动态功耗降低到19µA/MHz以下。
创新LPBAM低功耗自主工作模式,极大降低系统平均功耗。LPBAM是一种对系统进行编程和构建固件的全新方法。为了达到最佳功耗,可以在不同的低功耗和活动模式之间切换以实现功能。LBPBAM允许U5外设在停止模式下正常运行,并且无需运行任何软件。
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LPBAM模式可以在不唤醒内核Cortex-M33的调节下,采集外设数据,极大降低系统平均功耗。
STM32U5产品具有更灵活的功耗模式,延长电池使用时间,增强用户体验。
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STM32U5产品系列提供多种低功耗模式选择,并支持快速唤醒,其低功耗效率获得第三方平台ULPBench认证:
※       深度休眠模式下系统能耗特性评估
※       深度休眠模式下通用外设能耗影响评估
※       使用 CoreMark 评估系统运行功耗
※       产品加解密性能功耗评估

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高集成度,升级各类外设
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STM32U5具有更高的集成度,将各类数字模拟外设、先进的硬件加速器、更大的存储单元全部集成。
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除了节省功耗外,设计人员还可以利用新功能来满足应用的严格要求,例如,更高的闪存密度、高达2MB的片上存储容量,片外存储器快速接口可以使系统进一步扩容。最高0.5MB的片上闪存将耐擦写能力提高到100,000次读/写,为用户数据保存提高可靠保证。
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针对下一代感测和跟踪应用,STM32U5还提供了先进的高速14位模数转换器(ADC)。
多功能数字滤波器(MDF)和音频数字滤波器(ADF)取代了ST久经考验的Sigma-Delta调制数字滤波器(DFSDM)。现在,通过提高声音活动检测性能,这些功能让用户能够将AI集成到基于低成本、低功耗微控制器的应用场景。此外,通过在产品RAM存储器内嵌入纠错码(ECC)存储器,STM32U5 MCU还可以满足功能安全关键应用的要求。

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增强网络安全性

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主打网络安全的STM32L5系列搭载支持Arm TrustZone®技术的Cortex-M33处理器内核,集成ST独有的安全功能,在此基础上,STM32U5系列引入了最新的创新安全技术:
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※       加密引擎(AES)和公钥算法加速器(PKA)硬件单元具有抵御差分功率分析(DPA)测信道攻击的能力
※       使用硬件唯一密钥(HUK)保护数据存储安全
※       主动防篡改检测
※       内部监控技术可以在发生干扰攻击时删除机密数据,有助于满足PCI安全标准委员会(PCI SSC)对销售终端设备(POS)的安全要求。
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更多安全功能支持保护客户的知识产权:隔离,加解密,安全认证,全生命周期,存储保护,主动防攻击系统,信任根。
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新生态系统资源

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STM32U5具有完整生态,支持第三方开发套件。STM32U5 第三方套件支持 IoT 和云链接解决方案。
Microvisor简化了嵌入式工程师开发IOT设备的工作,方便链接,支持安全启动,在线升级,以及远程调试等特性。
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B-U585I-IOT02A开发套件被微软选为参考板,支持微软Azure设备认证。B-U585I-IOT02A套件将让开发者能够开发各种应用,充分利用低功耗通信、多路传感器和直接上云功能。电路板上集成Wi-Fi和蓝牙模块、麦克风、温湿传感器、磁力计、加速度计和陀螺仪、压力传感器、飞行时间传感器和手势检测传感器。

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STM32Cube软件套件将集成AzureRTOS实时操作系统,能够通过STM32CubeMX 和 STM32CubeIDE 工具进行配置,并包含更多应用代码示例,为 STM32Cube 带来更多重要优势,例如,优异性能和行业认证。

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STM32U5固件开发包中间件支持质量可靠的Express Logic X-WARE。AzureRTOS(以前是Express Logic的X-WARE)是经过市场验证和认可的专业中间件套件,具有最高质量保证,例如IEC61508 SIL4和IEC 62304。ST保留和改进现有的HAL和LL层,将STM32Cube产品添加到AzureRTOS,可以使客户轻松访问市场上最好的中间件解决方案。
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STM32U5安全启动包支持TF-M,参考代码框架实现支持可信任运行环境。
通过全集成STM32开发工具,使用STM32CubeIDE的开发流程包括:配置生成代码,开发编译和烧录调试。
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使用第三方工具开发流程,支持Arm V8-M TrustZone 架构,包括:STM32CubeMX配置工具,IDEs编译调试和STM32 烧录工具。
STM32U5 硬件开发板包括评估板、IOT探索套件、最小系统板,帮助客户加速设计,评估和原型机开发。

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功耗监控调试工具可以在线监控调试系统功耗,帮助客户优化系统设计。
STM32U575I-EV 评估板支持在线功耗测量,测量范围300 nA 到 150 mA 。
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全集成软件烧录工具:
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※       支持MCU内外部存储操作,支持MCU 配置位操作(Option Bytes);
※       简单直观的图形操作界面支持用于脚本的命令行工具,支持API DLL 方便客户定制化集成;
※       支持工具STLink(JTAG, SWD) ,支持STM32 Bootloader各接口(USB, UART, SPI, I2C, CAN),支持安全固件安装(SFI)。

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STM32U5使用安全固件安装(SFI),在生产过程中保护客户代码控制产品数量,保护生产流程。
高效助力设计者解决低功耗应用的各种挑战,下探超低功耗底线,STM32U5来了!
来源: STM32
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