STM32低功耗处理器的创新之路

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。

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ArmCortex-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：

2009

STM32L1全球首颗基于Cortex-M内核的低功耗微处理器

2014

STM32L0入门级低功耗微处理器，完美平衡低功耗低成本需求

2015

STM32L4微处理器Cortex-M4系列低功耗性能领先 （#1 ULP 447 ULPBench）

2017

STM32L4+创新平衡低功耗处理器的高性能要求

2019

STM32L5首颗使用Cortex-M33内核， 完美增强低功耗处理器安全特性

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

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。

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。

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。

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。

STM32U5系列创新性

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。

STM32 U5超低功耗微处理器中无与伦比的性能：

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）

让超低功耗没有下限

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。

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， ST ARTAccelerator的最新功能还允许读取MCU外部存储器。

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。

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。

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

高集成度，升级各类外设

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。 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。

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。 增强网络安全性

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：

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。

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。

新生态系统资源

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。 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。

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。 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。 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。 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。

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 。 全集成软件烧录工具：

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）。

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！

原文标题：出道即巅峰！ STM32U5超超……超低功耗高安全性微处理器

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责任编辑：haq