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不仅仅是低功耗——Nucleo-L432KC开发板评测

2016-08-08
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作者：刘昆磊
来源：21ic

[导读]
横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体(ST)公司的STM32L4系列以其超低功耗的性能，领先于同类产品!如今又推出一款用经济实惠的STM32 Nucleo开发板——Nucleo-L432KC。

图2-4STM32L432KC微控制器

这颗STM32L432KC微控制器隶属于STM32L4系列MCU。STM32L4 MCU在超低功耗微控制器效率的标准化EEMBC™ ULPBench®测试中获得176.7分，打破了当前超低功耗领域的性能极限，基于带FPU的ARM® Cortex®-M4内核以及意法半导体ART Accelerator™技术的前提下，该系列在80 MHz CPU频率下的性能可达到100 DMIPS。STM32L4系列可以根据微处理器运行时不同的应用需求来适时调整电压从而实现功耗的动态平衡，而且每部集成了低功耗外设(LP UART、LP定时器)、安全和保密特性、大量智能外设如运算放大器、比较器、LCD、12位DAC和16位ADC(硬件过采样)等先进的低功耗模拟外设。

依靠STM32L4的低功耗，高性能的优点，依法半导体公司将其定位在智能三表(电/煤气/水表)、智能可穿戴和工业应用等。

图2-5STM32L4应用1

图2-6STM32L4应用2

图2-7STM32L4应用3

目前STM32L4系列包含5中不同的产品线几十个产品：STM32L4x1(基本型系列)，STM32L4x2(USB Device)，STM32L4x3(USB Device, LCD)，STM32L4x5(USB OTG)和STM32L4x6(USB OTG, LCD)。

图2-8 STM32L4分类

图2-9 STM32L4家族

其中板载的这颗STM32L432KC微控制器属于USB型MCU，内部有256K Flash存储器和64K RAM存储器，采用QFN封装，非常适合对电路板尺寸要求比较高的低功耗场合。

图2-10 STM32L4x2家族

下面是STM32L432系列MCU的内部结构及其主要特点：

图2-11STM32L432内部结构框图

- 带有FPU功能的ARM® 32-bit Cortex®-M4内核，自适应实时加速器能够使微控制器在无等待状态下执行闪存内的代码，处理性能高达100DMIPS，而功耗仅为100µA/MHz。在处理器性能测试基准程序(CoreMark)上跑分273.55 (3.42 Coremark/MHz @ 80 MHz)，在超低功耗微控制器效率的标准化EEMBC™ ULPBench®测试中获得176.7分。

- 高达256 KB闪存，64 KB RAM和具有Quad SPI存储器接口。

- 11个定时器模块：1个16位高级定时器、1个32位和2个16位通用定时器，2个16为基础定时器，2个低功耗定时器(能在停机模式下使用)，watchdogs和SysTick。

- 高达26个快速I/O，具有5V容忍能力。

- 丰富的模拟外设：1个12位ADC，高达16位5Msps的硬件过采样，每Msps耗电200μA，2个12位DAC，1个内置PGA的运算放大器，2个超低功耗比较器。

- 高达13个通信接口：免晶振的全速USB2.0， 1个穿行音频SAI接口，2个I2C接口，3个USART接口，2个SPI接口，CAN接口，SWPMI单线接口和IRTIM红外接口。

- 供电电源1.71 V到3.6 V，温度从-40°C到85/105/125 °C。

-当然这里最大的特点在于它的功耗：

•超低功耗模式：8 nA，有备份寄存器没有RTC(5个唤醒引脚)

•超低功耗模式 + RTC：200 nA，具有备份寄存器(5个唤醒引脚)

•超低功耗模式 + 16 KB RAM：170 nA

•超低功耗模式 + 16 KB RAM + RTC：450 nA

•动态运行模式：低至84 μA/MHz

图2-12 STM32L4功耗

同时从停机模式到48MHz主频的运行模式下不到5us，在停机模式到80MHz的运行模式下小于20us。

图2-13 STM32L4从停机到运行模式的时间

另外，为了简化STM32芯片间的移植操作和为用户提供所需的灵活性，STM32L4与不同的STM32系列均引脚兼容。

(3)ST-LINK/V2-1

Nucleo-32开发板内嵌一个ST-LINK/V2-1编程调试器，通过SWD接口与目标MCU直接连接，可对目标MCU进行编程和调试功能，同时可实现：

(1)USB接口虚拟串口

(2)USB接口存储器

(3)USB电源管理

这里要注意，ST-LINK/V2-1编程调试器不支持SWIM接口和低于3V的工作电压。

还有一个需要注意的时，默认STM32L432KC的串行接口UART2的PA2 (TX) H和PA15 (RX)引脚通过SB2和SB3锡桥连接到ST-LINK/V2-1仿真调试器，可在计算机上虚拟出一个虚拟串口，用于用户调试程序使用，当然也可以不使用虚拟串口，这时需要将SB2和SB3断开，PA2引脚连接到Arduino Nano接口的A7，但是PA15无法在Arduino Nano引出。