Добро пожаловать в Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.

ST STM32L073VBT6 Микроконтроллер Arm Cortex-M0+ с одноядерным процессором, 32-разрядный, 32 МГц, сверхнизкое энергопотребление

Компания Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd., являющаяся профессиональным поставщиком электронных компонентов, предлагает своим клиентам микроконтроллер STM32L073VBT6 с сверхнизким энергопотреблением. Этот 32-разрядный микроконтроллер на базе ядра Arm® Cortex®-M0+ благодаря своей превосходной энергоэффективности и богатым функциональным возможностям пользуется большой популярностью в таких областях, как Интернет вещей, носимые устройства, промышленное управление и т. д.

Обзор продукта и основные характеристики

STM32L073VBT6 — микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением, входящий в серию STM32L0 и специально разработанный для батарейного питания и приложений с энергосбором. Благодаря отличному энергопотреблению и сбалансированной конфигурации характеристик этот микроконтроллер занимает важное место в области встраиваемых систем.

STM32L073VBT6 имеет 100-контактный корпус LQFP (14x14 мм), рабочий температурный диапазон соответствует промышленному стандарту от -40 °C до 85 °C, напряжение питания составляет от 1,8 В до 3,6 В, что подходит для применения в различных суровых условиях. Ядро STM32L073VBT6 основано на 32-разрядном процессоре Arm Cortex-M0+ с тактовой частотой до 32 МГц, обеспечивающим производительность 0,95 DMIPS/МГц, что позволяет удовлетворить требования большинства встраиваемых приложений к производительности при низком энергопотреблении.

STM32L073VBT6 имеет богатую конфигурацию памяти: встроенную 128-килобайтную флэш-память для программ (с поддержкой защиты от чтения и записи), 20-килобайтную SRAM и 6-килобайтную настоящую EEPROM-память для данных, что обеспечивает разработчикам достаточно места для хранения кода и данных. Такая комбинация памяти особенно подходит для приложений, в которых необходимо сохранять конфигурационные параметры, пользовательские данные или журналы событий, и позволяет реализовать энергонезависимое хранение данных без использования внешних EEPROM-чипов.

STM32L073VBT6 отличается высокой степенью интеграции периферийных устройств: он оснащен 16-канальным 12-разрядным АЦП (с частотой дискретизации до 1 МГц) и 2-канальным 12-разрядным ЦАП, что обеспечивает аппаратную поддержку обработки аналоговых сигналов. Что касается цифровых интерфейсов, он поддерживает I²C, IrDA, LIN, SPI, UART/USART и полноскоростной USB 2.0 (без внешнего кристалла), что покрывает большинство коммуникационных потребностей. Кроме того, STM32L073VBT6 также имеет встроенный LCD-контроллер (поддерживающий до 8x40 сегментов), аппаратный блок вычисления CRC, генератор случайных чисел (RNG) и несколько универсальных таймеров/контроллеров PWM, что еще больше расширяет возможности применения.

Сверхнизкое энергопотребление и оптимизация энергоэффективности

Наиболее выдающимся преимуществом STM32L073VBT6 является его превосходная энергоэффективность, которая является основной концепцией дизайна микроконтроллеров серии STM32L0. Это устройство использует запатентованную технологию сверхнизкого энергопотребления STMicroelectronics, что позволяет достичь лучших в отрасли показателей энергопотребления.

В рабочем режиме STM32L073VBT6 потребляет всего 20 мкА/МГц (в режиме работы, при отключенных периферийных устройствах), что означает, что при работе на полной скорости 32 МГц потребление энергии ядра составляет всего около 640 мкА. Такая высокая эффективность позволяет системе сохранять высокую производительность и значительно продлевать срок службы батареи. Когда процессор не требует работы на полной скорости, разработчики могут еще больше снизить энергопотребление с помощью технологии динамической регулировки напряжения, гибко настраивая рабочую частоту и напряжение в соответствии с фактическими потребностями обработки.

В режиме низкого энергопотребления STM32L073VBT6 предлагает несколько вариантов для различных сценариев применения: в режиме остановки (с сохранением содержимого RAM и регистров) энергопотребление составляет всего 1,5 мкА; в режиме ожидания (с сохранением только резервной области) энергопотребление снижается до 300 нА; а в режиме выключения (с пробуждением только через вывод NRST или I/O) энергопотребление снижается до 30 нА. Эти режимы сверхнизкого энергопотребления особенно подходят для приложений, требующих длительного ожидания и прерывистой работы, таких как беспроводные сенсорные узлы, оборудование для мониторинга окружающей среды и т. д.

Архитектура управления питанием STM32L073VBT6 очень гибкая: она поддерживает работу в широком диапазоне напряжений от 1,8 В до 3,6 В, имеет встроенный программируемый детектор напряжения (PVD) и схему BOR (сброс при пониженном напряжении) с низким энергопотреблением, что обеспечивает стабильную работу системы в различных условиях питания15. Устройство также имеет отдельный вывод питания АЦП, который позволяет поддерживать нормальную работу аналоговых периферийных устройств, когда цифровая часть находится в режиме низкого энергопотребления, обеспечивая точное отслеживание аналоговых сигналов.

Механизм быстрого пробуждения является еще одной особенностью низкоэнергетического дизайна STM32L073VBT6: пробуждение из режима остановки до режима работы занимает всего 3,5 мкс, что позволяет системе быстро реагировать на внешние события и сразу же возвращаться в режим низкого энергопотребления, сводя к минимуму потребление энергии. Эта особенность особенно важна для портативных устройств с батарейным питанием, поскольку позволяет значительно продлить время работы устройства.

Богатые возможности периферийных устройств и интерфейсов

Микроконтроллер STM32L073VBT6 интегрирует разнообразные периферийные модули, предоставляя разработчикам высокоинтегрированное решение, сокращающее количество внешних компонентов, снижающее сложность системы и стоимость BOM.

Что касается коммуникационных интерфейсов, STM32L073VBT6 поддерживает множество промышленных стандартных протоколов: до 3 USART (поддержка ISO7816, LIN, IrDA и управления модемом), 2 SPI (16 Мбит/с), 2 I2C (поддержка SMBus/PMBus) и полноскоростной USB 2.0 OTG-контроллер (без внешнего кварцевого генератора). Эти интерфейсы покрывают большинство потребностей в подключении устройств, будь то подключение датчиков, беспроводных модулей или реализация связи с хостом. Особо стоит отметить, что USB-интерфейс, сохраняя низкое энергопотребление, поддерживает конструкцию без кварцевого генератора (CRYSTAL-less), что еще больше упрощает конструкцию схемы и снижает стоимость системы.

Что касается таймерных ресурсов, STM32L073VBT6 оснащен несколькими универсальными таймерами: 1 16-разрядный таймер расширенного управления (для управления двигателем PWM), 1 16-разрядный универсальный таймер и 2 базовых таймера, а также независимый таймер с низким энергопотреблением (LPTIM) и реальный часы (RTC). Эти таймеры поддерживают различные функции, такие как захват входа, сравнение выхода, генерация PWM, и удовлетворяют различные потребности, от простого управления временем до сложных приводов двигателей. Таймер с низким энергопотреблением может продолжать работать в режиме глубокого сна, чтобы пробуждать систему или поддерживать базовую временную шкалу.

Аналоговые периферийные устройства — еще одно преимущество STM32L073VBT6: его 16-канальный 12-разрядный АЦП поддерживает функцию аппаратного передискретизации, которая повышает эффективное разрешение до 16 разрядов, а также имеет встроенный датчик температуры и внутренний канал опорного напряжения. 2-канальный 12-разрядный ЦАП может генерировать точные аналоговые сигналы для применения в аудиообработке, замкнутом управлении и других областях. Эти аналоговые периферийные устройства в сочетании с низким энергопотреблением делают данное устройство особенно подходящим для применения в портативных медицинских устройствах, приборах для мониторинга окружающей среды и других областях.

Что касается функций безопасности, STM32L073VBT6 предоставляет множество аппаратных механизмов защиты, включая защиту чтения/записи флэш-памяти, аппаратную проверку четности RAM, блок вычисления CRC и уникальный 96-разрядный идентификатор устройства. Эти функции помогают защитить интеллектуальную собственность, предотвратить подделку данных и повысить надежность системы, что особенно важно для приложений, требующих сертификации безопасности или защиты от подделки.

Широкая область применения

STM32L073VBT6 благодаря своим характеристикам сверхнизкого энергопотребления, богатым ресурсам периферийных устройств и сбалансированной производительности находит применение во многих областях.

В области Интернета вещей (IoT) STM32L073VBT6 является идеальным выбором для сенсорных узлов и шлюзовых устройств. Его низкое энергопотребление позволяет устройствам, питающимся от батарей, работать в течение нескольких лет без замены батарей, а богатый набор интерфейсов связи (включая USB, UART, SPI и т. д.) облегчает подключение различных беспроводных модулей, таких как LoRa, BLE или Wi-Fi. Встроенный аппаратный ускоритель шифрования и уникальный идентификатор устройства повышают безопасность устройств Интернета вещей, удовлетворяя растущие потребности в защите данных. EEPROM объемом 6 КБ может использоваться для хранения конфигурации устройства, сетевых параметров и журнала событий, даже при отключении питания важные данные не будут потеряны.

Портативные медицинские и оздоровительные устройства также являются важным сценарием применения STM32L073VBT6. Низкое энергопотребление на уровне микроампер и несколько режимов энергосбережения делают его идеальным для медицинских электронных устройств, таких как мониторы сердечного ритма, глюкометры, портативные ЭКГ и т. д. 12-разрядные АЦП и ЦАП обеспечивают достаточную точность для обработки биоэлектрических сигналов, а интерфейс USB облегчает подключение устройства к ПК или смартфону для передачи данных. STM32L073VBT6 прошел соответствующие испытания на электромагнитную совместимость для медицинских приложений, что гарантирует его надежную работу в чувствительной медицинской среде.

В области промышленной автоматизации и управления STM32L073VBT6 демонстрирует высокую адаптивность. Его промышленный температурный диапазон (от -40 °C до 85 °C) и высокая помехоустойчивость позволяют ему выполнять различные задачи управления в заводских условиях. PWM-таймер и периферийные устройства управления двигателем могут использоваться для привода небольших двигателей, а богатый набор интерфейсов связи облегчает подключение к промышленным шинам, таким как Modbus, CAN или PROFIBUS (через внешний приемопередатчик). Встроенный сторожевой таймер и схема контроля напряжения повышают надежность системы и предотвращают непредвиденные сбои в промышленной среде.

Еще одним важным рынком для STM32L073VBT6 является автоматизация умных домов и зданий. Его LCD-контроллер может напрямую управлять сегментными жидкокристаллическими дисплеями, что подходит для пользовательских интерфейсов термостатов, умных дверных замков и других устройств. Сверхнизкое энергопотребление позволяет беспроводным датчикам с батарейным питанием (таким как магнитные датчики для дверей и окон, датчики температуры и влажности) работать в течение длительного времени, а богатый набор GPIO (до 84 входов/выходов) позволяет подключать различные исполнительные механизмы и датчики. USB-интерфейс также поддерживает реализацию устройств человеко-машинного интерфейса (HID), таких как клавиатура, мышь или другие устройства ввода.

В области бытовой электроники STM32L073VBT6 широко используется в устройствах, таких как умные часы, фитнес-трекеры, пульты дистанционного управления и т. д. Небольшой размер корпуса (100-контактный LQFP) позволяет создавать компактные портативные устройства, а низкое энергопотребление значительно продлевает срок службы батареи. Встроенные функции RTC и календаря могут использоваться в приложениях, связанных со временем, а 6 КБ EEPROM позволяет хранить пользовательские настройки и предпочтения. Для продуктов, требующих взаимодействия с пользователем, сенсорные периферийные устройства (реализуемые с помощью программной библиотеки) обеспечивают современный способ ввода данных без использования механических кнопок.