STM32L4+微控制器 = 更高性能 + 超低功耗

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2017-11-28

在全球通用微控制器（MCU）市场，意法半导体（ST）是为数不多自始至终坚持采用arm内核的企业。十年时间，ST共推出了10个系列、40余个产品线、700余款STM32产品，到今年10月份累计出货量更是高达30多亿颗。最近，在STM32L4+产品发布会上，ST亚太区微控制器战略技术市场高级经理Franck Martins表示：“在过去的10年，ST持续投入创新的设计，用最新的IP去覆盖更多的产品。几乎每年我们都会有非常重要的产品线发布，这也是ST对于市场和客户的承诺。这一次推出STM32L4+，使ST超低功耗产品家族得到进一步完善。”

STM32L4+是ST新一代STM32L4微控制产品，基于内置浮点单元（FPU）的arm Cortex-M4内核和START Accelerator加速技术，运行频率高达120MHz，处理性能达到150MIPS，同时保持超低功耗（ULP）。该产品可用作健康手环、智能手表、小型医疗设备、智能表计、智能工业传感器等各种产品的中央控制器。与同级别产品相比，STM32L4+在四个方面表现尤为突出。

更高性能：拥有同级最好的存储器和图形处理功能
据ST微控制器产品部STM32产品线经理Bertrand Denis介绍，STM32L4+的性能相比上一代STM32 L4产品有了较大提升，主频也从原来的80MHz提高到120MHz，其CoreMark测试成绩更是高达410分。

图1  STM32L4+的运算性能提升到了150DMIPS（233 ULPMark-CP）

在提供强大计算性能的同时，STM32L4+还内置有同级产品最大的片上存储容量，满足实现流畅的用户体验所需的最先进的图形处理功能。STM32L4+增强的存储器功能包括两个8线SPI端口，这也是首个支持该接口的STM32产品。使用这两个单线/双线/四线/八线SPI或HyperBus接口连接闪存或SRAM存储器，可以用较低的成本提高代码执行和数据存储速度。

STM32L4+的片上大容量存储器包括640KB SRAM，可以辅助高速运算性能，最大限度提升图形处理性能。此外，该产品还有高达2MB的双区闪存，为代码和数据提供强大的存储空间，以及高效的读写同步功能。片上闪存是当前超低功耗微控制器市场上容量最大的，还有丰富的纠错功能，尤其适用于安全关键应用。

Bertrand Denis还特别提出STM32 L4+在图形处理上的增强特性，因采用了ST独有的Chrom-ART Accelerator（DMA2D）技术，STM32 L4+可接管具有重复性的2D图形计算功能，让主CPU为其它重要任务释放更多资源。此项图形加速技术可以执行2D图形数据复制、图形透明和alpha-blending混合运算，以及像素格式转换，处理速度比主CPU快一倍。节省下来的CPU周期可分配给与图形运算同步进行的实时处理任务或用于处理更复杂的图效算法。从现场演示情况来看，一款智能手表开启chrom-ART Accelerator后，CPU的使用率为11%；关闭chrom-ART Accelerator，CPU的使用率则上升到84%。

更高集成度，先进的图形控制器为小的圆形显示器优化设计
虽然圆形显示器与方形显示器的存储器管理方式相同，但是圆形显示器因处理不显示像素会造成存储器空间的浪费。Bertrand Denis表示，针对圆形显示器的特点，STM32L4+采用了优化的Chrom-GRC图形存储管理器，只处理有效像素，更高效地管理存储器资源。因此，用户能够像处理方形显示器一样处理圆形显示器，并且将图形处理负荷降低20%。

图2 优化集成度和资源，STM32L4+针对小的圆形显示器采用了优化的Chrom-GRC图形存储管理器

此外，STM32L4+还拥有丰富的数字和模拟功能，其中包括USB Host、USB Device、USB OTG；17个定时器（用于电机控制等功能）；数字通信接口（包括SPI、SAI、CAN）；高速数字滤波器（用于信号处理）；模拟外设包括高速模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和高精度基准电压源、比较器。所有功能都是为了在任何工作模式下最大化能效而设计，比如在两次采样捕获间隔时转换器就会关闭。

更低功耗，EEMBC ULPBench超低功耗测试成绩领先同级

图3  在EEMBC ULPBench超低功耗测试成绩上，STM32L4+领先同级

在节能技术上，STM32L4+还采用了ST独有的FlexPowerControl节能技术，当微控制器进入低功耗模式时，可以保护重要数据，例如，SRAM内容和I/O引脚状态。FlexPowerControl还提供数个独立的电源域和可编程的高精度时钟。其中，电源域确保功耗在每个电压调节和关断模式下都尽可能最低，可编程高精度时钟可以节省外部元器件，当低频率运行时最大限度降低功耗。此外，STM32L4+还提供七个主要低功耗模式，每个模式下还有子模式选项，在低功耗、短启动时间、可用外设、可用唤醒源方面优化系统。在这些功耗模式中，关机模式将电流降至仅有20nA。STM32L全系产品还支持批处理模式，在主CPU关闭时，可在低功耗时高能效地采集并存储数据。

更易开发，多种生态系统让开发者享有最佳成本效益
Bertrand Denis表示，为了让开发者能够以最佳成本效益的方式开发创意，释放新系列微控制器的全部潜力，ST非常注重STM32L4+生态系统的建立。其中包括价格亲民的灵活多变的144引脚STM32L4+ Nucleo开发板（NUCLEO-L4R5ZI），它配有Arduino Uno V3和ST morpho扩展接口，无探针调试；STM32L4+探索套件（STM32L4R9I-DISCO）的功能更加丰富，用户在这块板子上可以开发并共享应用，板载24bpp圆形1.2英寸LCD显示器、16-Mbit PSRAM和512-Mbit 8线SPI闪存接口、MEMS麦克风和音频编解码器，在各种应用中提高音频性能。Arduino、Pmod和STMod+接口为用户提供更多的扩展连接选择；STM32L4+评估套件（STM32L4R9I-EVAL）是一整套演示开发平台，用于评估微控制器的全部外设和创建应用。

更大市场目标，STM32成为开发者首选微控制器
ST中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东表示：“2016年，在STM32全球出货量中亚太区占52%，而中国市场又在其中占有70%的出货量。可以说，STM32在中国市场非常成功。之所以成功是因为ST一直坚持的大众市场这一定位，即覆盖最广泛的客户，尤其是对中小客户给予了更多的支持。从调研机构发布的2017年嵌入式市场调查数据看，在32位MCU产品中，有30%的人选择了在未来的嵌入式设计中使用STM32产品，高出第二名10个百分点。在中国市场，ST的所有策略都是围绕着成为开发者首选这一目标。”

现在，ST在中国逐步实现了完整产业链的战略部署，包括在深圳的大型制造工厂、全国16个办公室，以及5600名员工，分布在市场销售、设计研发、生产制造、供应链管理和各种支持职能。从曹锦东给出的数据看，ST每年新增10万个工程师，新增10万个客户，要支持超过100万个工程师。接下来，ST将通过一些市场活动来提升STM32在用户中的认知，并支持工程师提出的各种新需求。