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理所当然的新奇迹,STM32U5满足嵌入式智能系统极致需求

2021年10月21日 07:33  中电通信网  作 者:魏德龄

中电通信网讯(魏德龄/文)“手机一天一充我能接受,手表一天一充我完全接受不了。”这是智能手表诞生之初不少用户的心声,也被很多人认为是理所当然的需求。这段话同样出现在4年前STM32L4+发布之初的论坛留言上,并在最后希望STM32L4+改变这样的局面。4年之后,当STM32L4+助力中国智能运动手表不断创造市场奇迹的同时,所带来的超长续航能力也让“一天一充”成为历史,随着意法半导体STM32U5系列的全新发布,理所当然的新奇迹正在孕育。

 

延续先进超低功耗

要想实现用户心中对于续航的“理所当然”,就需要更低的系统功耗,STM32U5专门拥有低功耗后台自主模式,可进一步提升电池续航能力。

该模式通过设置独特的外设,可以将如I2C、SPI、串口、ADC等通用接口数据,在不唤醒CPU的情况下,搬运至SRAM4,当数据累计到一定数量时,再唤醒Cortex-M33内核进行批处理。经过测试,这种低功耗后台自主模式可将功耗降至十分之一。

“结合多种多样的低功耗模式的设计,以及更多的省电小技巧,只要客户能够去玩转STM32U5当中这些小设计,就可以将功耗管理做到极致。”意法半导体MCU事业部的产品经理彭祖年介绍STM32U5低功耗特性时表示,该系列还提供了更多灵活的功耗模式供客户选择。例如Stop模式,可同时保存部分SRAM或者全部SRAM当中的数据,功耗可控制在个位数的µA值。另外,还可通过内部的SMPS去转换VDD和CPU内核供电的电压,进而达到更优的动态平衡。

根据第三方EEMBC ULP Benchmark给出的测试结果显示,针对不同的实际运行场景,STM32U5均能表现出优异的超低功耗特性,无论是运行功耗、睡眠功耗、唤醒时功耗,还是外设功耗。

“如果戴在手上其实它是一直在采样数据的,因为抬手时就要显示我的数据,但可能平常走路的时候没有抬手,没有显示,CPU是睡眠的。有些表计CPU一个月只要醒几次就可以了,但是外设一直在做数据的采集。所以,不同模式的功耗不一样。”意法半导体中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东详解了消费者在实际使用中CPU对于功耗的影响。

这就意味着,当STM32U5应用于具体产品中后,用户在实际使用的情况下,能够获得更长的续航表现或使用时长,而非是简单的纸面数据。

对于STM32U5所能应用的健康及健身类穿戴产品而言,对于续航上“理算当然”的用户需求,将能进一步得到满足。同时,对于工业智能流量计、医疗监护设备、POS支付终端而言,也将因长续航而受益。

 

体验与功耗并行不悖

系统功耗的有效控制,决不能以牺牲运行流畅度为代价,性能则保证了用户在交互操作的过程中的体验。

STM32U5在超低功耗MCU上实现了无与伦比的性能。STM32U5系列拥有240 DMIPS和651 Coremark的性能评分,远超超低功耗系列的其它产品,同时意法半导体还设计了数学运算加速器、ART加速器单元,以辅助和加速整个芯片内部运算系统的效率。

STM32U5还提升了数据存储能力,Flash可以支持到高达10万次的擦写。此外,该平台可覆盖从128K一直到4M的Flash,目前覆盖512K到2M Flash空间的STM32U575和STM32U585已经量产,后续还将会推出更大容量版本,以及更小更精简的低成本STM32U5的产品。

值得注意的是,由于该Flash为Embedded NOR Flash,该Flash上的程序可直接被CPU调用,CPU在通电后就可执行代码,避免了前期的加载过程。该特性在落地到产品后,可以提升低功耗产品的响应速度,避免出现智能手表在运行中反应速度迟钝的问题,进而提升用户的使用体验。

 

取得PSA 3级和SESIP3安全认证

2021年8月STM32U5还通过了PSA 3级和SESIP3安全认证,通过了逻辑、电路板和基本物理三项防御测试,证明该微控制器的网络保护达到相当高的水平。一方面能够给可穿戴设备在支付时带来安全保障,同时在应用于POS支付终端、工业智能流量计、医疗监护设备时,拥有着更多的加分项。

由于STM32U5采用了Cortex-M33内核,所以天生具有Arm TrustZone体系架构。具有保护连接设备所需的各种典型安全功能,其中包括加密算法加速器、安全数据存储、安全固件安装、安全引导和安全固件更新。

同时,意法半导体还针对产品内部的存储、总线以及外设都做了隔离配置的设计,使新产品的网络保护功能领先于典型的通用MCU。另外还加入了安全加密功能,以及全程可控的多层保护状态机。存储保护方面,还增加了OTP空间,以及主动式防侵犯的active tamper设计。

此外,以往获得“PTS官方批准设备”标志的产品通常需要专门用于防御在线攻击和边带攻击的安全芯片,还要单独用一个MCU管理键盘、显示器和USB连接等功能。STM32U585则单片整合了这所有功能,从而简化了产品设计,并优化了从采购和库存管理到最终组装的生产物流。终端制造商还可以根据PCI PTS v6等适用标准更快、更轻松地测试认证产品。

显然,STM32U5正在孕育一个理所当然的新奇迹,让智能手表这类产品的续航时间进一步提升,满足用户对于手表所认为的,理所当然就无需经常充电的使用习惯,让更多产品能够实现新的市场奇迹。

编 辑:值班记者
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