STMCU小助手
发布时间:2022-7-12 22:35
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前言STM32L4系列的微控制器采用新型结构制造,得益于其高度灵活性和高级外设集,实现了一流的超低功耗性能。STM32L4系列产品的性能为应用提供最佳能量效率,在超低功耗领域首屈一指。 STM32L4xx器件基于ARM®Cortex®-M4,具有FPU内核。它们的工作频率可达80 MHz,并实现了在80 MHz频率下具有100 DMIPS的性能,由于集成了ART Accelerator™,还同时能保持尽可能小的动态功耗。1 f2 B) B4 c( \% @# k9 N {5 ` STM32L4系列产品具有FlexPowerControl,它提高了功耗模式管理上的灵活性,同时降低了应用的总体功耗。 STM32L4xx器件嵌入了大量智能执行外设,具有多种先进的低功耗模拟功能,并且有多种外设可使用低功耗模式。得益于批采集子模式(BAM),STM32L4系列的微控制器可在数据与通信外设进行传输时优化功耗,同时其他器件处于低功耗模式。. L% K: a6 F2 X" i- O: J8 o 低功耗设计和处理性能的结合使得STM32L4器件能够实现行业领先的EEMBC®ULPBench™分数,对于标准产品可达176.7,对于SMPS版本可达253。 在STM32F和STM32L系列产品的雄厚基础上,STM32L4系列产品集合了多种创新,能够使不同模式下的功耗减到最小,同时保留大部分现有外设并很好地实现了引脚兼容,能够很容易地从现有产品上进行移植。' d6 j% l& C+ S9 q; \0 R+ ] 得益于其内置内部稳压器和电压调节,无论外部供电电压是多少,STM32L4xx器件在活动模式下都能保持尽可能小的消耗。这使得这些器件非常适合电池供电的产品,所需供电电压可低至1.71 V。 此外,其多个电压域允许以低电压为产品供电(因而可以降低功耗),同时模数转换器和数模转换器可以更高的电源和参考电压供电,可高达3.6 V。# ?8 N0 k9 N/ F% e6 G STM32L4xx微控制器可支持电池备份域以保持RTC运行,并能支持32个寄存器(每个寄存器为32位宽),在失去主电源,备份电池供电时,备份域功能能够保持工作。该可选备份电池可在有主电源时充电。- G0 b, S0 e4 t; [ STM32L4xx器件支持7种主要的低功耗模式,其中每种都有多个子模式选项。这使得设计人员可以在低功耗性能、短启动时间、可用外设集与唤醒源最大数量之间实现最佳折中。: {$ x$ x5 h: G- h P后缀的STM32L4器件(STM32L4xxxxxxP)支持使用可选外部SMPS,因此能够进行高效、低功耗应用的设计8 E& P3 ?2 B$ S2 \* j" k " j4 C3 S; d7 E0 P. }1 n 1 高能效处理 STM32L4系列产品围绕Cortex®-M4而构建,具有FPU和DSP指令集。6 D7 `8 Y6 G; y0 `' N7 Z$ U 由于使用了关联到其存储器接口的Cortex®-M4内核,因而在运行模式下获得了很高的处理性能(以DMIPS/MHz表示)。为了确保实现达80 MHz的高性能工作,STM32L4系列的微控制器嵌入了ART Accelerator™,可屏蔽闪存访问等待状态,并且无论系统时钟频率为多少,都可实现1.25 DMIPS/MHz。 通过动态调节内部供电电压来适应工作频率,可获得很高的能量效率,以mA/DMIPS表示。这种方法称为“欠压”。 STM32L4微控制器提供了两个动态可选电压和频率范围:7 U5 m; R, l# R: ^$ s. l) m5 X 1. Range 1支持高达80 MHz的系统频率$ P$ {6 c0 c0 o0 W 2. Range 2支持达26 MHz的系统频率,并且效率提高(比Range 1高了15%)。5 X4 r2 t3 Y/ d 专用低功耗运行模式(LPRun)使内核可在2 MHz下运行,并且提高了效率,比Range 2高了20%。$ H+ }; P% r1 P 这可通过利用内部低功耗稳压器为逻辑供电来实现。此模式下,具有独立时钟的外设仍然能够在16 MHz内部高速振荡器(HSI)下工作。这些外设为I2C、USART、LPUART1、LPTIM和SWPMI1。 图 1显示了不同运行模式下STM32L476的典型电流消耗,它是系统频率的函数。 9 b2 I' y1 d( }9 R/ f+ i, ~4 y
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STM32L4微控制器允许从闪存,SRAM1和SRAM2,外部Quad-SPI或FSMC Bank 1执行代码。1 n# r& C! v, {, K+ o7 x7 h 从内部SRAM运行时,电流消耗是最低的。从内部闪存运行时,ART Accelerator™减少了访问存储器的次数,因此可降低总电流消耗。 图 3显示了STM32L476对于三种主要存储器配置的电流消耗:( c0 s6 O' ~9 s+ M • 从内部闪存执行,ART Accelerator™禁用;7 ^5 G2 e+ {6 v1 U2 P% W • 从内部闪存执行,ART Accelerator™使能;1 v% w( S. Q6 _+ |5 _. i c • 从内部SRAM1执行,闪存禁用。" s+ A* a* t+ |$ `7 ]( M 9 L" n9 U% V1 G1 j9 _
存储系统中可执行代码和数据的位置不仅影响电流消耗,而且影响总体运算性能。作为示例,表 1详细说明了STM32L476在80 MHz系统时钟下运行一个非常复杂算法时测得的整体性能,例如EEMBC®组织的CoreMark®。
8 U8 V# G# H& ?$ v( t) H: U
4 P: Y: g" k8 v4 L8 n! I ART Accelerator™使得在计算(CoreMark®每MHz)和电流消耗(CoreMark®每mA)方面均可达到与从内部SRAM运行相同程序几乎相同的性能。
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1 C0 i8 X; q) Z% x2 ^ ]. J 表 4中对不同产品的性能进行了比较。 - Q: I. G7 Y5 H# D- Y8 R 如果可能,选择Range 2可提高差不多15%的效率(CoreMark®每mA)。- {1 _# i1 ]4 r f: B+ g0 d6 a7 T7 d 图 4显示了STM32L4闪存延迟(要被编程到闪存访问控制寄存器中的等待状态数量),它取决于稳压器电压量程范围和系统时钟频率。 % x5 b5 |9 U4 {8 U
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