意法半導體的STM32 MCU版圖中，目前共包括5個產(chǎn)品系列:主流MCU系列、超低功耗系列、高性能系列、無線系列及MPU。論起資歷的話，超低功耗系列是僅遜于主流MCU系列的歷史第二悠久的產(chǎn)品系列。
從2009年發(fā)布的STM32L1，到之后陸續(xù)發(fā)布的STM32L0、STM32L4、STM32L4+、STM32L5,意法半導體超低功耗產(chǎn)品線一直在演繹著超低功耗與產(chǎn)品性能完美結合的篇章。
日前，該產(chǎn)品線發(fā)布了最新的產(chǎn)品系列——STM32U5。從意法半導體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應用總監(jiān)曹錦東和意法半導體中國區(qū)微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理彭祖年的介紹不難看出，STM32U5的身份非同尋常，內核與工藝的全面升級、超低功耗新旗艦的定位、強勁的性能與豐富的配置，這些都表明STM32U5將是意法半導體超低功耗系列的新一代明星產(chǎn)品。
STM32U5可以說是集眾多光環(huán)于一身：首款基于40 nm工藝的超低功耗STM32；首款通過Level 3認證的STM32 MCU；535 ULPMark-CP的低功耗表現(xiàn)；240DMIPS/651 Coremark的性能成績。
“低功耗與高性能的完美結合”、“魚與熊掌兼得”，這樣的語言經(jīng)常被用來形容之前STM32超低功耗產(chǎn)品。而自基于Cortex-M33的STM32L5發(fā)布，尤其是到了STM32U5，也許用三足鼎立更為適合。低功耗、高性能、安全，這三方面的優(yōu)異表現(xiàn)猶如三足，牢牢撐起STM32超低功耗領域MCU的新旗艦。
與之前產(chǎn)品相比，STM32U5低功耗表現(xiàn)進一步提升，產(chǎn)品性能更加強大，安全性則是STM32U5帶給用戶的又一驚喜。這些用戶的產(chǎn)品可能是智能流量計，可能是可穿戴，可能是醫(yī)療監(jiān)護設備，也可能是POS支付終端……
意法半導體中國區(qū)微控制器事業(yè)部市場及應用總監(jiān)曹錦東
意法半導體中國區(qū)微控制器產(chǎn)品市場經(jīng)理彭祖年
LPBAM帶來更優(yōu)系統(tǒng)功耗特性
衡量低功耗系列的新旗艦，首當其沖的非低功耗表現(xiàn)莫屬。STM32U5交出了一份亮眼的成績單。下圖所示是第三方EEMBC ULP Benchmark的測試結果，這個測試結果不僅僅包含了運行狀態(tài)下對性能的評估，同時也將芯片在各種模式下面的功耗水平，綜合地體現(xiàn)。彭祖年介紹，很多用戶可能會比較關注超低功耗產(chǎn)品μA/MHz這樣的參數(shù)，但這個參數(shù)在運行狀態(tài)下，以及特定場景中針對CPU耗電量的評估，并不能代表一個系統(tǒng)整體的功耗水平。ULP Benchmark會針對不同的測試狀況，去綜合評估系統(tǒng)的運行性能、運行功耗、休眠狀態(tài)和喚醒時的功耗。在一些測試的項目中，還會包括針對芯片外設功耗的評估。
優(yōu)異低功耗表現(xiàn)來源于創(chuàng)新性的設計。STM32U5有一個比較特殊的功能，叫做低功耗后臺的自主模式（LPBAM，Low Power Background Autonomous Mode）。彭祖年介紹，通常當芯片進入一個低功耗模式時，CPU是需要斷電的，但產(chǎn)品外面可能還會搭載很多的傳感器。這些傳感器的數(shù)據(jù)可能會實時地輸入到主控芯片這一側來，通常情況下，這個傳感器的數(shù)據(jù)傳輸是需要系統(tǒng)或CPU來進行一些操作，做一些數(shù)據(jù)處理的工作，但在STM32U5這款產(chǎn)品上，設置了一個獨特的外設，可以將很多通用接口包括I2C、SPI、串口、ADC等這些外設上的數(shù)據(jù)，在不喚醒CPU的情況下，搬運至單片機內部一塊SRAM4，大概有16kB的空間，當這些數(shù)據(jù)累計到一定數(shù)量時，再喚醒Cortex-M33內核進行一次性的批處理。通過這一獨特設計，對于類似于經(jīng)典數(shù)據(jù)采集以及喚醒處理的模型，差不多可以將CPU喚醒的次數(shù)變成原來的1/10。
此外，STM32U5還應用了許多先進且靈活的低功耗設計，為用戶設計提供了更多功耗模式和更多省電小技巧。
卓越性能與豐富片上資源
作為首款基于40 nm工藝的超低功耗STM32 MCU，STM32U5主頻相比前代產(chǎn)品STM32L5由110 MHz提高到160 MHz，性能也得到大幅提升。STM32U5系列已經(jīng)達到了240DMIPS和651Coremark的性能評分。同時，為了進一步去挖掘芯片性能的潛力，意法半導體在STM32U5上還設計了像數(shù)學運算加速器、ART加速器這些單元，以輔助和加速整個芯片內部運算系統(tǒng)的效率。
STM32U5目前是超低功耗系列的旗艦產(chǎn)品， Flash 配置相對于前代產(chǎn)品更為充足和豐富，以滿足用戶需求。STM32U5系列會覆蓋到從128 KB一直到4 MB的Flash范圍，目前已經(jīng)發(fā)布的STM32U5家族當中第一個成員STM32U575和STM32U585基本覆蓋了512 KB以上一直到2 MB 的Flash需求的空間。未來還會推出更大容量版本的STM32U5系列，以及更小更精簡的低成本STM32U5的產(chǎn)品。
此外，針對下一代感測和跟蹤應用，STM32U5系列產(chǎn)品還提供了先進的高速14位模數(shù)轉換器(ADC)。并采用多功能數(shù)字濾波器(MDF)和音頻數(shù)字濾波器(ADF)取代了意法半導體久經(jīng)考驗的Sigma-Delta調制數(shù)字濾波器(DFSDM)。極大提高了聲音檢測功能，通過提高聲音活動檢測性能，這些功能讓用戶能夠將AI集成到基于低成本、低功耗微控制器的應用場景。
雙管齊下：信息安全+功能安全
隨著嵌入式設備、工業(yè)設備及個人消費電子日益增長的智能化和聯(lián)網(wǎng)需求，安全則成為MCU越來越重要的性能。安全性則是STM32U5的重要考量。
彭祖年介紹，在安全方面，STM32U5設計了層層的保護。首先，它是基于Cortex-M33的內核，天生支持TrustZone這樣的隔離架構，但在STM32U5這款產(chǎn)品上，單單內核的隔離或TrustZone的支持是不夠的。意法半導體針對于產(chǎn)品內部的存儲、總線以及外設都做了隔離配置的設計。除了隔離之外，STM32U5還增加了更多的安全加密的功能，以及全程可控的多層保護狀態(tài)機。存儲保護方面也做了全新的更新，針對內部存儲防篡改，增加了OTP這樣的空間，還有更多的主動式防侵犯的active tamper的設計等。在這樣的完整的安全設計下，STM32U5的Secure Boot安全啟動也可以讓用戶的安全架構設計能夠獲得不可變的穩(wěn)定的信任根。最終，STM32U5通過PSA Level3的認證。這也是目前所有STM32產(chǎn)品當中首款可以通過三級安全認證的產(chǎn)品。
超低功耗MCU上實現(xiàn)超高的性能，加上強大的安全功能，意法半導體以STM32U5又一次詮釋了超低功耗MCU的新高度。創(chuàng)新始終是其中的核心要素。正如曹錦東總監(jiān)所說：“ST在2007年發(fā)布第一個STM32到現(xiàn)在，我們一直秉承‘釋放你的創(chuàng)造力’這個slogan，來驅動我們產(chǎn)品的發(fā)布，以這種創(chuàng)意的方式和我們的用戶有多種形式的溝通。我們希望這個創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在意法半導體自己的產(chǎn)品設計里，也會體現(xiàn)在幫助客戶做創(chuàng)新的設計?！?/p>